摘要：可回收火箭动力减速过程中反向射流将大幅改变箭体气动特性,为获得反向射流对箭体气动特性的影响,利用数值模拟方法获得箭体升阻力系数,分析升阻特性变化规律并提出升阻特性表征参数。首先,对反向射流钝体构型进行数值模拟,将得到的结果与已公开的实验数据进行对比,验证了数值模拟方法的有效性。其次,采用RANS方法模拟了单喷管构型火箭多种典型飞行状态,得到箭体升阻力系数随迎角变化曲线以及升阻特性变化规律,通过对回流区内流动状态进行分析得到升阻特性改变的机理。最后,由反向射流对箭体气动特性影响程度提出表征参数。结果表明:反向射流会对箭体形成遮挡作用并影响箭体升阻力特性。有射流时升阻力特性受飞行高度影响较大,受飞行马赫数影响较小,与无射流时的规律恰好相反。大部分飞行工况下阻力系数小于0.1,部分高空飞行工况将出现负阻力。本研究提出以反向射流与箭体宽度比作为气动特性表征参数,可以较好地反映反向射流对箭体的遮挡作用并表征箭体在反向射流作用下的气动特性变化规律。

摘要：ReelWell钻井技术以双壁钻杆为基础,钻井液从双壁钻杆环空进入钻头,携带岩屑的钻井液通过内钻杆返回地面,实现钻井液循环。在整个循环中,需要利用流动转换装置,此装置对岩屑能否顺利进入内钻杆产生巨大影响。鉴于此,根据射流泵理论提出一种利用高速反向射流抽吸岩屑的流动转换装置。建立了流动转换装置的水力模型,并对其进行优化设计。研究结果表明:摩擦因数越大,工具的水力效率越低,抽吸效果越差,建议水力流道在设计时应尽量光滑;密度比越大,工具的水力效率越低,抽吸效果越差,建议降低钻井液的密度比;该工具最优水力效率、最优压力比、最优流量比和最优面积比分别为16. 783%、0. 168 0、0. 974 1和0. 110 3。结论认为,反向射流抽吸技术的开发为提高ReelWell钻井携岩效率提供了一种新的方法。

摘要：为了研究较大推力系数(C_(t)=4)情况下超声速反向射流的流动结构,使用分离涡模拟方法开展了超声速反向射流的数值模拟研究。以NASA Langley实验室的冷流实验为参考,选择单喷管构型进行数值模拟,并应用时均流动分析、流动结构显示等方法对流动特性进行了分析。结果表明,大推力系数情况下反向射流呈稳定的短穿透模式,射流呈现大角度锥形形状。剧烈膨胀的射流到射流激波盘处终止,并改变流动方向,形成圆锥剪切流动。圆锥剪切流动出现了K-H涡前期的流动特征,但并未观察到典型的K-H涡。通过流动显示技术观察到射流激波盘边缘处发生涡破碎现象,这是造成亚声速回流区气动扰动的重要来源。

摘要：水平井钻进过程中往往因携岩不利、清岩不及时,低边堆积的岩屑床会导致托压、底部钻具组合黏托甚至卡钻等问题。为此,在分析岩屑床形成原因的基础上,基于赫姆霍兹振荡腔脉冲生成、射流泵和高压射流等理论,设计了一种新型水平井赫姆霍兹式脉冲内磨钻头——该钻头依靠高速脉冲射流辅助破岩、反向射流负压抽汲钻头底部钻屑以及内磨削结构减小钻屑粒径,实现了高效清岩破岩,减小压持效应,清除水平井岩屑床。进而分别建立了脉冲生成装置、高效破岩装置、反向抽汲装置的水力模型。模拟计算结果表明:①谐振最优流量随进给腔直径、反馈腔直径的增大而增大,随谐振腔直径的增大而减小,谐振最优流量与各因素近似呈线性关系;②反向抽汲装置的最优流量比随无量纲流量比先增大后减小,随无量纲面积比的增大而减小;③通过算例分析得到赫姆霍兹振荡腔固有频率为24.00 Hz,谐振最优流量为23.92 L/s,最优流量比为0.59,并经实例分析验证了水力模型的准确性。结论认为,该新型钻头为解决岩屑床的堆积问题提供了一种新的方案。