排放角度对波浪环境中圆管射流运动和稀释特性的影响

采用粒子图像测速和平面激光诱导荧光技术对波浪环境中倾斜射流的运动和稀释特性进行了实验研究,对比分析了排放角度对射流瞬时运动形态、时均速度场和时均浓度场的影响。实验结果表明排放角度的变化对波浪环境中射流的运动形态、速度分布和混合范围等均有显著影响。当射流顺波浪方向运动时,射流主体段速度剖面呈双峰分布,达到初始浓度20%、30%、40%和50%的混合范围随排放角度增加而先增大后减小;当射流逆波浪方向运动时,射流速度剖面双峰分布不明显,相应的混合范围随排放角度增加而减小。在波浪牵引和射流卷吸的共同作用下,逆向射流的稀释效果总体上优于与垂线方向相同夹角的顺向射流。     

基于康达效应的海底集矿装置流场与集矿特性试验研究

海底集矿作为深海矿产资源开发的核心技术之一,直接影响到矿石采集效率和海底沉积物受扰动程度。基于康达效应的水力集矿装置因具有结构简单、可靠性高及对海床扰动小等优点,受到广泛关注。针对基于康达效应的水力集矿头模型进行3种类型的试验研究：1)利用粒子图像测速(PIV)技术测得集矿流场速度分布,试验发现流体质点在靠近凸曲面壁处流速和沿法线速度梯度较大,而远离凸曲面壁处则相反;2)通过高速摄像和图像处理获得球形矿粒运动轨迹和速度,试验发现了不同射流流速下5种典型矿粒运动形态;3)分析了射流流量对矿粒采集率的影响,试验得到了颗粒采集率关于射流流量的变化曲线,并根据变化特征划分为增长区、缓变区和跃升区。研究可为新式集矿装置的优化设计与性能分析提供参考。     

射流式液动冲击器在ZK01-2井提速应用研究

在深部地热开采中所钻遇的花岗岩地层,由于其硬度高、研磨性强、致密、可钻性差,致使钻进效率低、钻头消耗大、钻探周期长、成本高等。在“张家口地区地热资源调查评价”项目ZK01-2井施工中,为提高钻探效率,降低钻探周期与成本,采用了射流式液动冲击器配牙轮钻头的钻进方法,在硬岩地层中实现了高效破岩的应用效果。钻进过程中还对排量、钻压、转速等多种钻井工艺参数进行了优化分析,并进行了多次现场试验验证。应用结果表明,硬岩地层在进尺相同的条件下,采用射流式液动冲击器提速钻进比常规普钻效率提高了30%以上,大幅提高了硬岩地层的机械钻速,有效提升了钻探效率,起到了高效破岩的作用,为花岗岩等硬岩地层提速增效提供了重要的技术支撑。     

微淹没圆形射流空化特性减压试验

空化空蚀和掺气减蚀机理的研究是高速射流研究的重要方面。在微淹没条件下,保证闸室面积与射流出口面积比不变,对设置门槽的有压矩形闸室后接圆管射流的突扩突跌消力池空化特性进行减压试验,其中跌坎高度S（5.5 m和4.0 m）和圆管长度L₂（L₂/d=2、1和0,d为圆管直径）。跌坎高度S从5.5 m降低至4.0 m,门槽及圆管射流出口处消力池边墙发生空化的可能性变化仅10%。圆管长度L₂/d=2和0时门槽发生空化的可能性比L₂/d=1时高出40%~60%;而L₂/d=0时圆管射流出口处边墙的空化可能性比L₂/d=1时可高出260%,L₂继续增加对空化特性的不利影响有限。增加跌坎高度S有利于水流掺气,为达到良好的掺气减蚀效果,不宜过低。因此,跌坎高度S对门槽及圆管射流出口处消力池边墙空化特性影响较小,而圆管长度L₂对其空化特性影响较大。     

PIV在横流中的湍射流实验研究中的应用

利用粒子图象测速技术(PIV),对横流中具有复杂结构流动的湍射流进行了详细观测.实验给出了射流沿程发展情况和由断面最大流速连线形成的轨迹线方程,研究中还发现射流尾迹区中的大尺度结构与圆柱绕流有很大区别.     

南极地区地磁扰日变化S_D场特征

利用南极地磁资料研究了地磁扰日变化ＳＤ场特征。１）ＳＤ场变化不如Ｓｑ场变化规则,无明显的昼夜差异;太阳活动高年（１９９１年）比下降年（１９９４年）ＳＤ场变化更强烈。２）极隙区中山站ＳＤ场变幅比亚极光区长城站和北半球低纬区北京台的ＳＤ场变幅大１０倍以上。３）中山站Ｓ０Ｄ（Ｈ）变化呈“正弦波”形态,与长城站和北京台Ｓ０Ｄ（Ｈ）变化形态相反。４）中山站Ｓ０Ｄ等效电流矢量在早晨－下午（０２～１５ｈ）矢量方向为反时针西向,下午－夜间（１５～０２ｈ）矢量方向为顺时针东向,这是由极区东向、西向电射流和极区电流涡旋所引起;长城站与北京台Ｓ０Ｄ等效电流矢量很小,这是由极区东向和西向电射流的影响所致。     

TOGA-COARE IOP部分观测资料初步分析

初步分析中国科学院南海海洋研究所《实验3号》科学考察船在TOGA—COARE IOP连续三个航次中部分CTD和ADCP原始观测资料指出:90-210m间大于35的盐度极值除存在准日周期变化外,在量值上还存在约73d的周期变化。但受资料长度的限制,目前尚无法确定上述周期是否属于稳定周期。在上述深度范围内亦存在较低盐度和温度水体侵入现象,其强度存在10—15d的周期变化。等温线和等密度线常出现振幅达10m以上,周期约3d的振荡,而且有时表现出次中尺度涡(submesoscale eddy)及涡旋链特征。比较风、SST、混合层深度间的关系时发现,风强度和大风维持时间对SST和混合层深度的影响很大,如西风暴发过程可使平均SST降低0.5℃左右,使平均混合层深度加深8m以上。分析西风暴发过程及西风暴发后洋流铅垂变化和洋流随时间变化发现,西风暴发过程导致79m以浅深度上的东向射流,且19m深处流动随时间顺时针改向,79m深处流动随时间逆时针方向改向。     

赤道深层射流对深层浮力源响应解之特征的分析

基于赤道深层射流动力模型，研究赤道深层射流对深层浮力源的响应特征，指出线性、连续层化海洋中浮力源驱动下的单一垂直模态建立深层环流的过程等介于线性浅水系统中深水源驱动的深层环流的建立过程。分析赤道深层射流对深层浮力源响应解的某些特征，结果表明，在给定确定波数量值的诸参数下，浮力源在纬向上范围的大小对赤道深层的射流     

自激振荡脉冲射流提高PDC钻头机械钻速实践

利用自激振荡脉冲射流原理,设计了脉冲射流喷嘴,应用于PDC石油钻头中,经过不同地域、不同地层、不同直径的实践应用表明,新型自激振荡脉冲射流PDC石油钻头与普通PDC钻头相比,机械钻速提高10%～30%;钻头寿命大幅度提高;破碎岩屑颗粒粒径增大2～4倍,扩大了勘探油井PDC钻头使用范围;有效地防止了钻头“泥包”等。