摘要：为发展高性能多级跨声速压气机先进设计体系,提出了压气机多圆弧叶型、多圆弧厚度分布叶型及修正NACA 6-系列叶型造型方法,利用NASA/GE研发的高效节能发动机E^(3)高压压气机前6.5级的准三维设计数据,建立了相应的压气机三维几何参数化模型,并通过数值模拟研究了造型压气机在多个转速下的内部流动及增压特性。结果表明:在100%设计转速近最高效率点处,造型压气机的质量流量与设计目标及与原型压气机试验结果的误差分别为0.4%和0.6%,绝热效率的误差分别为1.9%和0.9%;造型压气机模拟及原型压气机试验所得总压比均低于设计目标;前排跨声转子叶片气动负荷过大导致激波脱体严重是压气机的主要设计不足,改善叶片气动负荷分布、缓解叶片溢流是提升压气机气动性能尤其是设计点总压比的有效方法。研究成果对开展多级跨声速压气机设计优化具有参考价值。

摘要：本文对三级离心式混输泵在单相水和空气-水两相条件下的增压特性进行实验研究。单相水条件下,增压特性与设计值相符。气体的掺混导致混输泵增压能力表现不同阶段的变化。三种转速下(3500,4000,4500 r·min^(-1)),保持气相流量恒定,随液相流量降低,两相增压逐渐偏离单相。液相流量恒定,随入口含气率升高,两相增压依次划分为三个区域:离散气泡区域,泡状流区域和长气弹区域。液相流量范围10~26 m^(3)·h^(-1),两相增压主要与转速和入口含气率有关而与液相流量无关。定义了气液两相等效流量和等效扬程,在单相和两相条件下,混输泵均满足相似定律,为相关设计提供参考。

摘要：由于深井、超深井数量的增加,传统机械式钻头破岩钻井已无法满足钻井效率需求。为此设计了脉冲式增压器用以提高深井、超深井钻井效率,降低钻井成本。基于所设计的增压器的结构和工作原理,考虑螺杆转速、高压喷嘴直径、钻井液密度和冲程等因素对增压效果的影响,建立数学模型。在此基础之上,考虑脉冲式增压器不发生自锁的条件,并分别分析转速、钻井液密度、高压喷嘴直径和冲程对增压频率、喷嘴流速和增压压力的影响。得到增压器各影响因素与增压特性之间的关系。旨在为设计的增压器提供理论支撑与优化依据。结论认为:高压喷嘴流速和增压压力随着螺杆转速、冲程的增大而增大,并且增压特性较好。随着高压喷嘴直径的增大出口流速和增压压力明显降低,增压能力明显变弱。随着钻井液密度增大,出口流速和增压压力稍微增大,其对增压特性影响不明显。喷嘴高压射流频率仅受转速影响,随着转速增大而增大。要想获得较好增压特性,螺杆转速应不低于100 r/min,活塞行程不低于25 mm,高压喷嘴直径不大于1.4 mm。

摘要：为了进一步提高水力喷砂射孔技术的射流压力,摆脱传统的地面增压方式因压力传输困难、能耗高等原因对深层地层岩石压裂难的困境,基于实际射孔工艺要求,设计了井下水力增压器。根据井下水力增压器的结构和工作原理,考虑活塞与活塞筒之间的泄漏层对增压效果的影响,建立了增压缸流体域模型,利用动网格技术对增压缸的增压特性进行数值模拟研究。研究结果表明:增压过程中,增压腔压力和流体出射速度均随时间先增大后逐渐呈现出高频周期性波动的规律;增压腔压力和流体出射速度随输入压力和低压腔与增压腔流体的有效作用面积比的增大而增大,且增压腔压力近似等于输入压力和有效作用面积比的乘积;泄漏层厚度对增压腔压力和流体出射速度的波动性影响很大。该研究结果为后期增压器结构设计和参数优选提供了参考。

摘要：基于脉冲式井下增压钻井装置的结构和工作原理,建立了其活塞增压模型,进而对其增压特性进行数值模拟研究。研究结果表明,流体增压是活塞运动和高压喷嘴节流共同作用的结果。当其他条件相同时,高压喷嘴出口流速随转速、活塞行程的增大而增大,并且增大幅度较高,增压压力受这3个因素的影响规律相似;高压喷嘴出口流速和增压压力都随高压喷嘴直径的增大而明显降低;随着钻井液密度增大,高压喷嘴出口流速和增压压力稍微增大。高压脉冲射流的脉冲频率只与转速有关,且随转速增大而增大,其他因素对其没有影响。该研究结果为后续的样机设计和现场试验参数的确定提供了依据。

摘要：通过对液体火箭发动机上应用的双缸双作用式气动活塞泵工作特性进行仿真研究,分析了活塞运动过程中的速度、位移与泵出口压力之间的变化规律。对活塞泵的增压特性与频率特性,以及驱动气体压力对增压特性的影响进行研究分析,表明增压比与泵出口流量成反比,而频率与流量成正比;随着驱动气体压力的提高,活塞泵输出功率呈线性增长,且活塞运动频率增大,泵出口流量随之增大,增压比减小。同时,对几种活塞泵出口压力脉动抑制方法进行仿真、比较分析,结果表明设置蓄能器是有效、简单的压力脉动抑制方案,但在设计蓄能器时,应考虑全工况下的发动机系统综合匹配性能。