喷嘴距及混合室喉部长度对喷射器性能综合影响研究

在实际环境条件下,采用变几何喷射器是提高喷射器性能的重要途径。基于喷嘴距可调式的喷射器实验测试平台,采用实验和数值分析相结合的方法,研究不同无量纲混合室喉部长度下,无量纲喷嘴距对喷射器的性能及不可逆性影响。结果表明:在测试范围内,喷射器的临界喷射系数随着喷嘴距的增加先增加后减小,当达到最佳无量纲喷嘴距5.83时,临界喷射系数达到最大值0.45,合理的喷嘴距应避免激波链出现在混合室收缩段;喷射器的临界冷凝压力随喷嘴距的增加逐渐下降,当无量纲混合室喉部长度为4时,其临界冷凝压力下降7.36%,下降速度最慢,原因是较大的射流冲量提高了扩压室的压力恢复能力,使流体动能衰减速度有所减缓;当无量纲混合室喉部长度为4,无量纲喷嘴距为5.83时,热力学完善度达到最大值0.21;由喷嘴距引起的喷射器熵产主要来源于两股入口流在混合室收敛段的混合和第二冲击波向扩压室出口的移动,提高扩压室的压力恢复能力能有效避免熵产的急剧增加。研究结果对喷射器的结构及综合性能进行多目标优化,以减小喷射器不可逆性提供重要参考。

射流泵喉管结构优化及模型放缩机理研究

针对射流泵泵送效率低下的问题,通过数值计算探究了射流泵喉管倾角和长度比之间的耦合关系,及其对泵送效率的影响。在此过程中,建立并验证了射流过程的数学模型;并使用该数学模型对16组具有不同喉管倾角和喉管长度的射流泵的泵送过程进行了理论计算。结果表明:从运动相似、动力相似和流态相似3个维度对数值计算结果和试验结果进行参数值验证,其误差仅为2.8%;在传统长度比的前提下,改变喉管倾角仅可获得3%的提升;对喉管倾角和长度比进行联动设计,泵送效率提升13%,并节省28.6%的耗材;弗劳德数和Craya-Curtet数相结合可以代替雷诺数求解不同尺度下射流泵的等效动力参数,该方法精度高达97.2%。对射流泵特征结构进行优化能够带来较高的经济效益,具有较好的工程应用前景和推广价值。

基于数字岩心孔喉特征的等效孔隙纵横比有效性研究

岩石孔隙结构是描述岩石物性特征的重要参数,该参数的合理刻画与表征对油气储量估计、储集状态描述、开发方法优选有重要影响,这对于非均质性强且孔隙结构复杂的碳酸盐岩储层尤为关键,因此能够使用某种参数准确定量化地表征储层岩石真实的孔隙结构,一直是油气工业界追求的目标.目前对测井、地震等大尺度数据常用等效介质理论计算孔隙纵横比来定量化孔隙结构,但是该理论将孔隙理想地近似成椭球体,因此能否准确表征真实岩石的复杂孔隙结构还需一定的机理分析研究.本文从砂岩与碳酸盐岩数字岩心出发,联合数字岩心模拟弹性模量与等效介质理论获取岩心等效单一孔隙纵横比,与此同时利用针对数字岩心的孔隙网络提取技术获取岩心的孔喉几何特征参数,对通过两种不同方法获取的参数(即等效孔隙纵横比与孔喉几何特征参数)进行交会分析后,发现它们对岩石孔隙结构的定量化表征具有良好的一致性,两种参数的分布规律符合人们对砂岩与碳酸盐岩两种岩性基本特征的认知.这有力地证明利用岩石的等效孔隙纵横比能够合理地推断与表征储层岩石复杂的孔隙结构特征,同时也表明复杂孔隙结构对岩石弹性性质的影响仍可以通过等效介质理论来描述.基于数字岩心的图像形状特征,本研究还为对孔隙结构进行直接表征提供了一种新思路.

变喉部长径比文丘里式水力空化杀灭原水中病原微生物的试验研究

基于浙江工业大学水力学实验室自主研发的变喉部长径比L/R文丘里(Venturi)式水力空化装置,考虑了4种喉部长径比L/R=10、30、60、100,4种原水占比(初始浓度)V_0/V=25%、50%、75%、100%,以菌落总数和大肠杆菌作为病原微生物指示菌,试验研究了喉部长径比、喉部流速、水力空化作用时间、原水初始浓度、空化数等因子对水力空化杀灭原水中病原微生物的影响。试验结果表明:空泡溃灭时产生的微射流、冲击波会使原水中病原微生物的细胞发生空蚀破坏,水流空化数越低,对大肠杆菌、菌落总数的杀灭率越高;流速较低或原水初始浓度较高时,其杀灭率随喉部长径比的增加逐渐增大;流速较高或原水初始浓度较低时,其杀灭率几乎与喉部长径比无关;增大喉部流速或延长水力空化作用时间,可进一步提高对病原微生物的杀灭效果。水力空化是一种无需添加消毒剂、无消毒副产物的新型生活饮用水消毒技术。

孔隙分布不均匀性对渗透率影响的MRTLBM法研究

孔隙率与渗透率是多孔介质非常重要的属性参数,采用MRT LBM研究孔隙率损失与渗透率损失相关性以及同孔隙率异构孔隙对渗透率特性的影响。结果表明:当存在使孔隙率均匀变小的沉积、沉降或结焦等因素时,渗透率损失率是孔隙率损失率的2倍左右;同孔隙率异构多孔体中,渗透率有巨大差异;同孔隙率异构多孔体中最大孔喉最小孔喉比越大渗透率越小;同孔隙率多孔体中迂曲度越大渗透率越小。

一种高精度超声波热量表的设计

针对影响超声波热量表精度的内流场因素,根据时差法测量原理,设计了一种高精度热量表。在基表的进水端内腔增加一个沙漏状的喉道结构,防止产生新的涡流和压损;采用柱状的反射装置使其附近空间更宽阔,避免产生射流;在测量管段前后增加渐缩段和渐扩段的"喇叭口"以及增大长径比,改变流体流动特性,使其迅速平稳。经过改进后的基表,内流场性能得到改善。实验测量结果表明,测量精度显著提高,达到了预期的要求,符合行业标准2级表的要求。

二元收扩喷管气动方案优化设计

为掌握二元收扩喷管气动特性和设计方法,通过数值模拟方法对采用超椭圆方程进行圆转方过渡的小宽高比二元收扩喷管进行研究。计算分析了喉道宽高比、圆转方段长度、收敛调节片长度及扩张调节片长度4个参数对二元收扩喷管气动性能的影响,通过对上述4个参数的优化得出了综合性能较优的二元收扩喷管气动方案。研究结果表明:经过适当优化,二元收扩喷管能够满足工程应用要求,同时,鉴于其在隐身和矢量推进等方面的优势,有必要对其开展更加深入地研究。

结构参数对小型蒸汽喷射器性能影响数值模拟

对应用于太阳能蒸汽喷射制冷系统中的小型蒸汽喷射器进行了CFD数值模拟。分析了引流压力、喉嘴距和混合室长度对喷射系数的影响。结果表明,引流压力越高喷射系数越大;在同引流压力下存在一最优的喉嘴距和混合室长度。

泡沫发生器数值模拟优化及其阻隔异味物质的效果

泡沫喷施覆盖技术是解决水体底泥清淤臭气释放、阻隔污水厂面源臭气逸散、控制土壤修复异味的一种新方法。然而以往的参数设计使得泡沫发生器对于高黏度泡沫液难以形成均质的泡沫。以射流式泡沫发生器为基础,设置2 mm孔径的出口多孔网,利用数值模拟进行优化设计。分布云图表明,进气压力对气液混合效果影响不大;气液比为6∶1时,气液混合效果明显提高,边缘液相占比为22.5%;进一步调整喉管长度为180 mm,射流出的泡沫混合更加均匀,边缘液相占比提高至44.1%。优化后的泡沫发生器可以实现气液两相充分混合,气液均质泡沫从出口流出,对典型臭气成分如二甲基二硫醚、硫化氢、氨气的阻隔效果均大于95%,污染物逸散量分别降低66.5%、65.8%、40.2%。