摘要：针对现有水力振动工具存在工作压降大、耐腐蚀和耐高温性能差、寿命短、成本高等问题,根据附壁效应和旋流器的工作原理,设计了一种新型水力振动工具。该工具利用特殊流道和钻井液循环产生周期性振动,结构简单、无活动部件、工作压降小。文中利用流体动力学软件模拟研究了该工具的工作特性及影响因素,结果表明:随着入口流量的增大,进出口压降幅值、平均压降以及振动频率均逐渐增大;随着钻井液密度的增大,进出口压降幅值和平均压降逐渐增大。采用响应曲面法建立了进出口平均压降数学模型,室内实验验证了该数学模型的可靠性。工具适用排量为20~35 L/s,冲击力大于30 kN,振动频率大于10 Hz。现场试验表明,基于附壁效应的水力振动工具可减少钻井定向过程中的托压现象,提高钻井效率。

摘要：本文以附壁效应为基础,研究了基于附壁效应的垂直起降飞行器,构建了缩比模型。实验中,以模拟建模和大量的吹风实验为主,研究了飞行器的升力来源及相应的控制方案。在结构上采用半球形与内支架相结合的设计,使得受力承载更为合理,载重效率较高。通过制作和调试,飞行器可实现垂直起降,并平稳飞行,其效率及稳定性也得到改善。希望对附壁效应飞行器的研究与开发起到一定的借鉴作用。

摘要：为提高附壁效应真空发生器的最大真空度,设计一种偏转射流入射角度的新型斜射式附壁效应真空发生器。通过仿真与试验研究射流偏转角θ及射流缝隙宽度h对真空度的影响规律。结果表明:随着射流偏转角θ和射流缝隙宽度h由小变大,真空发生器真空度均呈先增大后减小的变化趋势;当射流偏转角θ=30°、射流缝隙宽度h=0.16 mm时,真空度最大;在供气压力为0.5 MPa时,斜射式附壁效应真空发生器的最大真空度为63.8 kPa,相较于目前的附壁效应真空发生器最大真空度52 kPa提高了约23%。

摘要：以流场仿真为基础,设计射流流量计内部流道结构,研究射流流量计内部流场的速度分布和压力分布,并研究射流附壁诱发流体交替振荡的机理,提出主射流的偏转过程实际上是两个共同作用于主射流的涡流强弱交替的过程。在此基础上,以仿真模型优化射流流量计,通过试验验证射流振荡的效果以及管道流速与流体振动频率之间的特性关系。并设计出计量范围0．55～6．50 m／s(气体介质)、精度等级高于2级的射流传感器,为射流流量计的结构改进和优化设计提供了有效的途径。

摘要：设计了斜孔式等离子体合成射流激励器,采用电参数测量和高速纹影技术研究了其放电特性及瞬态流场特性。实验表明:相较直孔式等离子体合成射流激励器,斜孔式等离子体合成射流激励器的射流流动表现出明显的附壁效应和非对称性,这有利于提高射流对流动分离的控制能力。同时,实验中还观察到了浮力对等离子体高温射流流场演化的影响,特别是在射流演化的末期,其诱导的垂向速度分量显著地改变了射流的最终运动方向。

摘要：为了降低钻进过程钻柱与井壁间的摩阻,有效改善托压、卡钻现象及提高有效钻压,设计了一种流体附壁自激式水力振荡器,其可使钻柱发生周期性轴向振动,改变钻柱与井壁间的摩擦形式,提高作业效率。通过理论分析和数值模拟方法阐述了装置原理,利用理论力学分析和Matlab编程方法建立轴向振动工况下管柱摩擦力数学模型;采用有限元数值模拟方法对振荡器进行参数敏感性分析,利用全尺寸物模试验对不同排量下装置的振动特性进行实测分析,并在连续油管加深钻进工程应用中验证了装置的振动减阻效果。结果表明:进出口比对装置入口压力的变化较为敏感,振荡腔腔长和排量对装置入口压力及频率均较为敏感;进出口比和排量的变化对减阻效率影响明显,进出口比与减阻效率呈负相关,排量与减阻效率呈正相关;装置入口压力极值、幅值随排量增大呈增长趋势,装置轴向振动位移幅度与泵注排量呈正相关;该装置可使连续油管钻井进尺速度提高128.6%,提速效果明显。研究结果可为流体附壁自激式水力振荡器的工业化应用提供依据。

摘要：分离效率及出砂有机物含量是衡量洗涤型砂水分离器性能的重要参数。按照附壁效应、流化床洗涤技术相结合的工作原理设计洗涤型砂水分离器。采用FLUENT软件,使用Mixure与DPM模型,对固液混合流体在附壁效应作用下的分离过程进行了模拟计算,发现椭圆曲面的长短轴比为90/140附壁曲面能在较短的时间内稳定并获得较好的分离效果。利用流化床洗涤原理进行流化床设备断面积、床层高度的结构设计,实现砂石的有效洗涤。经过工程项目测试,洗涤型砂水分离器对大于0.2 mm以上砂砾的分离效率95%,出砂有机物含量均值为1.59%,出砂含水率均值为32.05%。

摘要：评述颗粒堆积模型的基本理论、发展及其最新应用.对比分析多种颗粒堆积模型间的差异,指出颗粒堆积模型的主要优点、局限性及其在复合颗粒体系材料领域中的应用范围.分析表明,利用颗粒堆积模型优化计算混凝土的堆积密实度,可以降低复合颗粒体系间的空隙体积,使颗粒系统达到最紧密堆积状态,减少混凝土中胶凝材料的用量,实现低胶凝材料用量绿色混凝土优化设计.

摘要：利用流体附壁效应,结合涡流能量转向冲击和反馈通道强制转向原理,研制出一种新型井下自激脉冲射流增能装置.采用控制变量法对装置的结构参数进行数值模拟,分析了不同结构和运行参数下脉冲射流的冲击特性,并制作样机,进行室内试验.研究结果表明:进出口直径比为0.71~1.18时,形成的脉冲效果良好,随着进出口直径比的增大,脉冲频率呈增大趋势,脉动压力振幅则呈现下降趋势,最大压力振幅为10.20 MPa;随着分流板喷距的增大,脉冲频率呈先增大后减小趋势,脉动压力振幅呈先减小后增大趋势;随着反馈通道截面比的增加,脉冲频率逐渐增大,而脉动压力振幅基本保持不变;涡流换向圆直径的变化对脉冲频率和脉动压力振幅影响较小;脉冲频率随来流雷诺数的增大而增大,雷诺数大于3.56×10^(5)时频率基本不再增大,但脉动压力振幅随来流雷诺数的增大而不断增大.

摘要：为解决风琴管喷嘴、赫姆霍兹喷嘴和空化喷嘴较难适用于如钻井液输送等较低频率的场合的问题,基于附壁效应和回流反馈作用设计了一种新型的回流式自激振荡喷嘴,应用FLUENT软件对喷嘴的内部流动特性进行了数值模拟,揭示了射流自激脉动机理,得到了回流式自激振荡喷嘴脉动流场和频率特性。结果表明,基本型喷嘴出口速度脉动范围22~39 m/s,脉冲频率67.1 Hz,脉动稳定、频率较低;在出入口压差一定情况下,脉动频率受围压影响小,并随振荡腔长度增加而降低,变型设计容易,为新型自激振荡脉冲射流喷嘴的开发提供了参考。