射流泵流场的PIV测量

利用粒子图像速度场仪(PIV)对射流泵渐缩锥形入口、等径直管内有限空间水射流进行测量。该射流泵喉管面积与喷嘴面积之比为4.75,基于射流泵喷嘴直径D和喷嘴出口流速计算的雷诺数为3.68×105。通过流量比在0.20～0.80之间的变化来研究流量比对流场的影响。获得了射流泵对称面流场的速度矢量、轴心速度分布和轴向速度等值线图。结果表明:当射流泵的面积比确定后,射流泵内有限空间射流结构只与射流泵的流量比有关,流量比愈小,其轴心速度衰减得愈快,高速射流区愈短。测量结果为射流泵理论研究和优化设计提供可靠依据。     

一种钻孔水力采煤系统的研究

钻孔水力采煤是指从地表钻孔至煤层借助送至孔底的水射流切割破碎煤层,使之变成具有流动性的煤水混合物。通过水力或气举提升的方法提升到地表并在地表进行煤、水分离的一种采煤方法。文中提出了一种钻孔水力采煤系统的原理、构成及其施工工艺。通过理论分析和试验研究,对该钻孔水力采煤系统的射流泵水力提升、气举提升和水射流破碎的三个关键技术,进行讨论和分析,得出一些有用的结论:(1)为提高采矿效率和单井采煤量并降低能耗,必须将钻孔水力采煤系统的三个关键技术有机地结合起来进行设计。射流泵的设计应该满足煤颗粒最低悬浮速度、无量纲参数的最优化以及防止汽蚀的要求;(2)在射流泵喷嘴形式的选择中,可以根据吸入颗粒的大小来选择中心喷嘴或环形喷嘴射流泵;(3)气举的提升和背压作用可以提高射流泵的提升能力并降低能耗。气举提升单独作为一种开采扬矿工艺具有很大的局限性,但其与射流泵结合后就能很大程度地提高射流泵的提升能力;(4)气举提升与水射流破碎相结合能充分提高水射流的破碎半径和破煤能力。影响水射流效果的主要因素是射流的淹没状态、射流压力和流量,钻孔水力采煤破碎水枪的理想射流是非淹没自由射流,通过气举作用可以在开采峒室内创建非淹没自由射流。     

后混合磨料空气射流喷嘴结构优化及破煤效果研究

水力化卸压增透技术在煤层瓦斯灾害治理中发挥了重要作用,但在松软煤层中应用时容易导致塌孔、抱钻和喷孔等动力现象。无水化卸压增透是突破松软煤层瓦斯高效抽采技术瓶颈的可行性技术之一。为此,利用磨料空气射流高效破煤岩能力,提出后混合磨料空气射流破煤卸压技术,采用磨料-空气分离输送的双通道方式,将磨料和空气运送至孔底,采用射流泵-拉法尔耦合的后混合喷嘴结构在孔底对磨料进行引射、混合和加速,使磨料具备高冲击动能,实现高效破煤。基于ANSYSFLUENT气固两相流模型,分析后混合喷嘴内磨料引射、混合和加速规律,研究磨料颗粒在加速过程中的受力,获得混合磨料空气射流高效破煤最优后混合喷嘴结构;并开展后混合磨料气体射流破煤实验验证破煤性能。结果表明：磨料冲击动能决定于后混合喷嘴的引射能力和加速能力。后混合喷嘴的引射能力与引射喷嘴的喷嘴出口直径和其扩张段长度有关,合理的引射喷嘴出口直径有助于减小喷嘴出口气流波动,扩张段长度则会影响喷嘴出口气流速度,在本文条件下,引射喷嘴采用两段式,其中收缩段长度2 mm,喉部直径2 mm,扩张段长度5 mm,喷嘴出口直径为3 mm。加速结构对磨料的加速效果主要取决于加速喷嘴...     

几种射流泵简介

一、双喷嘴射流泵在动水位较深（45米）孔径168毫米水量较小的水文孔中，采用自制的双喷嘴射流泵抽水，经过多次试验取得一定成果。在相同的动水位，比单喷嘴泵抽水量有显著提高。从而克服了缺少空气压缩机等抽水设备不足的状况，并为在中深动水位、小出水量的抽水试验，开辟了途径。（一）工作原理：见图1。由喷嘴射入承喷器（喉管）的高压射流束，根据水力学原理，在承喷器（喉管）外口形成负压区，这样钻孔里的水即从外部流入承喷器（喉管）内。     

煤层气井造穴射流破岩试验研究

通过水射流造穴进行洞穴完井是煤层气井重要的完井方式。为了优选造穴射流工具的喷嘴,提高射流造穴直径和效率,通过制备相似煤岩试样,采用室内试验的方法,进行了连续射流和空化射流的破岩效果试验,并在现场造穴施工中进行了应用。结果表明：自由射流条件下,连续射流在喷距为200 mm时破岩效果最好,空化射流在喷距为300 mm时破岩效果最好。淹没射流条件下,连续射流未能冲蚀煤岩试样;空化射流的冲蚀直径则呈先增加后减小并趋于稳定的状态,在淹没深度为200 mm时冲蚀直径达到最大,冲蚀深度随着淹没深度的增加而增加,在淹没深度为300 mm以后,冲蚀深度趋于稳定缓慢减小。研究结果为造穴射流工具的喷嘴选型及结构优化设计提供了依据。     

射流元件损坏机理试验研究及分析

液动射流式冲击器在高压釜内进行模拟试验时发现其工作性能良好，展现了其良好的应用前景。而在石油钻井、大陆科学深钻等深孔钻进中应用液动射流式冲击器发现，射流元件寿命较低。故有必要对其破坏机理进行研究。在实验中采用对比的方法，发现在大泵量情况下射流元件工作室内出现水射流反射及脉冲现象。射流元件破坏主要由脉冲AWJ切割所造成。液动射流式冲击器用于深孔钻进时射流元件有必要对元件尺寸进行改进。     

射流泵引射器设计及其使用效果

市政工程建设，大多需要降低地下水位，以便施工。井点降水，施工简单，且成本较低（约15元/m），降水工程的主要设备除钻机外，就是射流泵。射流泵的主要部件是引射器，引射器性能好坏，直接影响降水效果。射流泵结构简单，造价低廉，便于推广，但由于缺乏流体力学知识，一味仿造，往往效率低，甚至抽不上水，从而增加了施工难度，延误工期。     

离心泵衔接射流泵开采浅层水

本文介绍了离心泵衔接射流泵开采浅层地下水的技术方法。     

射流泵仪表在钻进过程中的作用

本文定性地分析了钻进过程中管道压力损失的变化。根据射流泵的工作特性，给出了射流泵的压力表示值，真空表示值，循环流量和管道压力损失间的关系式，司钻可通过射流泵上仪表显示值大小和变化监视反循环系统，并迅速准确地排除该系统出现的故障。     

规则波作用下垂直圆管负浮力射流的数值模拟

高密度盐水排放是海水淡化领域一个复杂和常见的物理现象。为研究波浪作用下盐水射流的水动力特性,建立了规则波作用下垂直圆管负浮力射流三维水动力数学模型。利用试验数据对数值计算结果进行验证,两者吻合较好。基于数值计算结果,分析规则波作用下垂直圆管负浮力射流流体扩散特征,研究规则波对负浮力射流三维时均速度以及瞬时浓度的影响。结果发现:入射波波高和周期对射流中轴上量纲一平均垂向速度的衰减指数影响不大,而对衰减系数影响较大;随着波高或波周期的增加,射流特征速度半宽增加,射流中轴上量纲一平均垂向速度的衰减系数减小,有助于射流流体在环境水体中的扩散。另外,建立了考虑浮力效应的波-射流动量比影响的射流中轴上量纲一平均速度衰减系数、平均特征半宽公式,可以为相关实际工程提供一定的参考。     

煤矿大口径喷射钻进技术研究

结合煤矿大口径施工现有条件，研究出适于低泵压情况下的喷射钻进最佳水力参数设计方法。详细介绍了设计步骤，并在实践中取得明显的经济和社会效益。它对煤炭、地质及冶金系统开展喷射钻进优化设计有重要指导意义     

煤层气井有杆排采泵筒煤粉流动特征

煤层气井煤粉颗粒在有杆排采泵筒内固液两相流中的流动特征是埋泵、卡泵和凡尔漏现象的重要因素。基于泵筒中液体携煤粉的运动学和动力学分析,建立了泵筒中液体流动和煤粉运移的计算模型,并依据仿真分析得到不同排液量和煤粉粒径时,煤粉在泵筒内的运移特征。结果表明,泵筒中的煤粉运移与液体流动特征相近,煤粉运移速度正负的分界点随排液量的增大而逐渐扩大,煤粉排出量也随之不断提升。泵筒中液体携煤粉在泵筒入口附近发生湍流,并在固定阀阀孔两侧由于涡流而发生煤粉沉淀,而在泵筒内部固液两相流动则变为层流运动。两相流进泵速度较低或煤粉粒径较大时,泵入口附近开始出现煤粉沉淀,煤粉运移速度损失较小。该研究首次系统分析煤层气井泵筒内煤粉流动特征,为防煤粉有杆泵的设计及其排采作业方法提供了重要依据。      

Specific structure of convection currents in the system layered intrusion–feeding conduit–parental magma chamber

The structure of convection currents was experimentally studied in the model system layered intrusion–feeding conduit–parental magma chamber. Persistent hydrodynamical and thermophysical interaction between interrelated melts of the parental magma and intrusive body occurs through the feeding conduit. Being associated, they control the structure of convection currents and mechanisms of heat and mass transfer in the intrusive, conduit, and magma chamber. The existence of two convection countercurrents in the conduit has experimentally been established: inner central lifting jet and outer annular downward current along the conduit walls. At the top of the conduit, the downward current has the lowest temperature and appears to be quite in equilibrium with the earlier precipitated crystals. Moving downward along the conduit wall, the annular descending current interacts with the lifting jet and, as a result, becomes hotter and undersaturated relative to the crystals that formed before. Thus, there is no possibility for heterogeneous crystallization to occur on the walls of conduit. The experimentally simulated mechanism of melt interaction in a whole natural system rules out the possibility of formation of a zone of immobile melt with stable steady-state temperature stratification anywhere in the chamber's volume.     

油井射流排砂泵扩散管出口流场分析

依据RNG-ε双方程湍流模型,建立油井射流排砂泵固液两相流方程;在此基础上,应用CFD计算机分析软件,对比分析了扩散管出口突变结构和渐变结构的射流排砂泵的效率、固相比、速度场分布、压力场分布。数值分析结果表明：射流泵扩散管出口采用渐变结构,可以有效减少固液两相流的逆向速度矢量,是提高射流排砂泵综合性能的有效手段。     

一种新型掺气设施的试验研究

设置在泄洪洞竖井内的环形掺气设施是不同于传统掺气技术的新创意。为了更好地认识这种新型的掺气技术,基于公伯峡水平旋流泄洪洞原型和模型试验,对环形掺气坎的通风和掺气特性进行了研究。结果表明环形通气孔的通风是由通气孔进出口的压差引起的,通风量与相对空腔长度的关系服从线性分布;环形掺气坎掺气减蚀的作用明显,其掺气是由于射流冲击竖井水体形成大尺度旋涡并挟带气泡所致,且掺气浓度沿高程呈乘幂分布;模型通风和掺气特性的缩尺效应明显。在结构设计满足要求的前提下,有必要在旋流泄洪洞的竖井段设置掺气设施,可改善水流流态,并增加消能效果。     

钻孔中煤体割缝的高压水射流装置设计及试验

本文针对矿井煤层瓦斯抽放及防突中煤层透气性差,瓦斯抽放率低等问题,按照高压水射流技术应用的原理,设计了应用于抽放钻孔中切割煤体的高压水射击流装置,并在现场对喷嘴和射流器进行了试验。试验结果表明,水射流方向采用+100,喷嘴直径为1.5mm,切割速度为0.2m/min,泵压为30MPa时,水射流切割钻孔中煤体效果最佳;煤层采用高压水射流切割缝后,钻孔预抽瓦斯的抽放率提高了18.8%,抽放时间相对缩短90%以上。因此,该项技术对于煤层瓦斯抽放和防治煤与瓦斯突出具有重要作用。     

Effects of process parameters on the comminution capability of high pressure water jet mill

To improve comminution efficiency, the effects of several process parameters on the comminution capability of high pressure water jet mill were investigated. Fractal dimension of particle size distribution, as an index of water jet mill comminution capability, was used for describing the fineness of the comminution product. Nine process parameters including the pump pressure, the mixing tube length and diameter, the coal particle mass flow rate, the diameter of feed material particle, the standoff distance, loading times, hardness of the target and the impact angle were investigated individually. The results obtained from this study provide deeper insight into the high pressure water jet comminution technology and a basis for process parameters optimization. We also show that the fractal dimension of particle size distribution can be used to monitor the comminution capability and estimate the degree of particle comminution.     

XLT-230型全液压旋喷履带钻机的设计

随着高压旋喷技术的发展,出现了新的双高压旋喷工艺即RJP工法,为了满足RJP工法施工的需求,设计研制了XLT-230型全液压旋喷履带钻机。该钻机操纵简单,满足RJP施工工艺,配套大扭矩、大通孔式动力头,具有间断提升、定向旋喷等功能,适合多种工程工况。详细论述了XLT-230型钻机的总体结构及技术参数、钻机主要部件的设计,介绍了整机的液压系统和电气系统。