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壁面约束作用下的空化射流冲蚀模式
1
作者 潘岩 马飞 +3 位作者 蔡腾飞 孟凌霄 祝启恒 孙智祥 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第S02期618-625,共8页
空化射流的冲蚀效果与冲蚀模式研究对于提高射流的导向压裂能力至关重要,导流口结构和靶面对出口射流施加壁面约束作用,影响射流的冲蚀效果,但其影响规律及冲蚀模式演变过程尚不清晰。在喷嘴下方增设导流口结构,分析导流口壁面和靶物壁... 空化射流的冲蚀效果与冲蚀模式研究对于提高射流的导向压裂能力至关重要,导流口结构和靶面对出口射流施加壁面约束作用,影响射流的冲蚀效果,但其影响规律及冲蚀模式演变过程尚不清晰。在喷嘴下方增设导流口结构,分析导流口壁面和靶物壁面对射流空化发展过程的影响机制;基于冲蚀试验,获取试样的质量损失及表面冲蚀形貌,分析导流口直径、长度及靶距对射流冲蚀效果的影响规律及其冲蚀模式的演变规律,进而探究不同冲蚀模式下射流对砂岩的冲蚀效果。试验结果表明,增设导流口结构能够极大增强射流的冲蚀效果,与无导流口结构相比,增设导流口结构质量损失增幅达215%;随靶距增大,试样质量损失呈现双冲蚀峰,第2峰值靶距范围内(s/d=8~10)射流冲蚀效果最强;第2峰值靶距后,射流冲蚀效果衰减,减小导流口直径(D_(c)/d=4)或增大导流口长度(L_(c)/d=8),射流冲蚀效果增幅明显,试验条件下质量损失增幅可达10倍;空化射流具有不同的冲蚀模式,随靶距增大,由双环冲蚀模式变为单环冲蚀模式,且单环冲蚀模式下试样冲蚀形貌受导流口结构影响较大。开展砂岩冲蚀试验,第1峰值靶距下,冲蚀坑呈倒漏斗型,底部表面均匀;第2峰值靶距下,冲蚀坑深度及体积大幅提高,底部有明显突起。研究成果揭示了导流口结构和靶距形成的壁面约束作用对射流冲蚀效果及冲蚀模式的影响规律,为提高水射流射孔导向压裂效果提供了技术支撑。 展开更多
关键词 空化射流 壁面约束作用 导流口结构 冲蚀模式 冲蚀效果
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自振空化射流冲蚀模式与机制研究 被引量：1
2
作者 蔡腾飞 潘岩 +3 位作者 王啸林 马飞 祝启恒 韩健 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期378-385,共8页
自振空化射流冲蚀模式是射流作业的最直观特征,但其演化机制尚不完全清晰,限制了模式的主动调控及射流高效应用。首先基于自振空化射流冲蚀试验,探明冲蚀模式随空化数和靶距的演变规律,通过高速摄像手段获取不同冲蚀模式下空泡云瞬时形... 自振空化射流冲蚀模式是射流作业的最直观特征,但其演化机制尚不完全清晰,限制了模式的主动调控及射流高效应用。首先基于自振空化射流冲蚀试验,探明冲蚀模式随空化数和靶距的演变规律,通过高速摄像手段获取不同冲蚀模式下空泡云瞬时形态特征,采用正交模态分解得到空泡溃灭的统计规律;在此基础上,基于瞬态大涡模拟的计算流体动力学仿真方法,获得典型冲蚀模态下流体动力学特性,深入探究并揭示冲蚀模式形成机制。研究结果表明,不同空化数下随靶距变化,射流冲蚀特征呈现出3种典型冲蚀模式A、B、C,其中冲蚀模式A由冲蚀环1和较大冲蚀环2组成,冲蚀模式B仅包含冲蚀环1,冲蚀模式C主要由冲蚀环1及较小冲蚀环3组成;三种冲蚀模式中,均存在冲蚀环1,其能量最强,为主环,而不同冲蚀模式之间的转换方式与空化数有关。三种冲蚀模式形成机制如下:靶距较短时,冲蚀模式A中冲蚀环1由空化射流剪切生成的主空泡云溃灭空蚀而成,冲蚀环2由壁面涡环产生的次生空泡云溃灭造成;靶距较长时,冲蚀模式B仅包含冲蚀环1,该冲蚀模式下射流空蚀能力较强;特定空化数及靶距下,冲蚀模式C中冲蚀环1及冲蚀环3,分别由空化射流的主云团与次云团交替脱落后,依次撞击靶物产生。 展开更多
关键词 自振射流 空化射流 冲蚀模式 空泡云 流体动力学
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不同钢轨材料的风沙冲蚀磨损与损伤行为研究 被引量：4
3
作者 舒康 周亮 +3 位作者 王文健 丁昊昊 郭俊 刘启跃 《摩擦学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期74-84,共11页
随着铁路的快速发展,风沙地区的铁路线路分布越来越广,在本文中采用气流喷砂式冲蚀试验机以天然混合沙对不同钢轨材料的风沙冲蚀磨损与损伤行为进行了研究.结果表明:钢轨材料的冲蚀率随着冲蚀角度的增加先增加后减少;最大冲蚀率出现在30... 随着铁路的快速发展,风沙地区的铁路线路分布越来越广,在本文中采用气流喷砂式冲蚀试验机以天然混合沙对不同钢轨材料的风沙冲蚀磨损与损伤行为进行了研究.结果表明:钢轨材料的冲蚀率随着冲蚀角度的增加先增加后减少;最大冲蚀率出现在30°~45°之间;抗风沙冲蚀磨损性能依次为热处理过共析钢轨>热处理U78CrV>热轧U71Mn>热处理U75V>热轧U75V;延性对热轧钢轨材料的抗冲蚀磨损性能的影响大于硬度,而硬度对热处理钢轨材料的影响大于延性,在线热处理可以提高U75V钢轨的抗冲蚀磨损性能;钢轨材料冲蚀损伤的主要特征为片屑、蚀坑、塑性流动及裂纹;钢轨材料在风沙冲蚀下展现出延性冲蚀模式,其材料去除机制主要为成片机制. 展开更多
关键词 冲蚀磨损 钢轨 损伤形貌 冲蚀模式 冲蚀机理
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安庆组黏土砾石层胶结特性及边坡冲蚀破坏模式 被引量：2
4
作者 段海澎 余飞 +2 位作者 黄康 戴张俊 陈善雄 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第S01期2801-2811,共11页
安庆组黏土砾石层广泛分布于皖江上游地区,是由砾卵石和黏土组成的一种特殊工程地质体,工程开挖后极易引起边坡滑塌。以安庆组黏土砾石层为研究对象。首先采用X射线衍射方法分析黏土砾石层的胶结物类型及组分,弄清黏土砾石层的胶结特性... 安庆组黏土砾石层广泛分布于皖江上游地区,是由砾卵石和黏土组成的一种特殊工程地质体,工程开挖后极易引起边坡滑塌。以安庆组黏土砾石层为研究对象。首先采用X射线衍射方法分析黏土砾石层的胶结物类型及组分,弄清黏土砾石层的胶结特性包括基质胶结和土石界面胶结。继而开展黏土砾石层边坡室内人工降雨冲蚀模型实验,研究不同砾石含量黏土砾石层边坡破坏失稳模式的变化规律。结果表明:当砾石含量较小(30%)时,边坡破坏以坡面冲沟为主,其破坏形态主要受黏土层控制;当砾石含量增大至50%时,砾石骨架作用逐步体现,边坡破坏形态与土质边坡出现较大差异,边坡破坏表现为侵蚀穴–侵蚀坑–浅层滑塌的演变历程;当砾石含量较大(70%)时,砾石骨架结构相对比较稳定,即使黏土颗粒被大量冲刷,边坡整体稳定性较好。最后分析不同砾石含量边坡基质含水率和湿润峰迁移深度的变化规律,进一步阐释黏土砾石层边坡破坏的内在机制。 展开更多
关键词 土力学 黏土砾石层 胶结作用 含石量 冲蚀破坏模式 湿润峰迁移
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