水下自激吸气脉冲射流装置性能研究

摘要

针对目前深水水库清淤面临的问题和挑战，本文提出一种新型的利用自激吸气脉冲射流原理进行水库清淤的机械喷射方法。其主要原理是利用自激吸气射流形成的高能量气水射流特点，对水库底部泥沙产生集中的能量输出，使得射流中含有大量气体，从而加速泥沙的破坏，提高水库输沙效率。该方法的中最关键的设备就是新型的自激吸气脉冲射流装置，本文从自激吸气发生机理、装置内部流场结构和冲蚀性能方面进行了研究。
　　本文建立了自激吸气脉冲射流装置的三维数学模型，并利用FLUENT软件进行了数值模拟，得到不同水深环境下装置内速度场、压力场和气体浓度场的发生和发展的过程，据此分析出影响振荡脉冲效果因素，即装置的结构参数与外部运行参数：同时，进行了不同水深环境自激吸气脉冲射流与连续射流冲蚀性能试验，并对比了两种射流冲蚀性能的优劣，试验研究结果表明，自激吸气脉冲射流在冲蚀性能上远远优于连续射流。
　　自激吸气脉冲射流在水库清淤中有着独特的优势，本文的研究成果为进一步深入研究水下高效自激吸气脉冲射流技术及该技术在水库清淤等工程方面的应用提供了理论基础和技术支持。

目录

文摘

英文文摘

1．绪论

1.1 研究的背景及意义

1.1.1 研究的背景

1.1.2 研究的意义

1.2 国内外研究概况

1.3 自激脉冲射流的应用

1.4 本文的研究内容

2．水下自激吸气脉冲射流理论研究

2.1 水射流的特点

2.2 水下射流的特性

2.3 水下射流的分类与计算

2.3.1 轴对称水下射流

2.3.2 水下平面射流

2.3.3 有伴随流的水下射流

2.4 自激吸气脉冲射流的特性

2.4.1 非水下自激脉冲射流工作原理和机理

2.4.2 水下自激吸气脉冲射流工作原理和机理

2.4.3 自激吸气脉冲射流装置的优势

2.5 本章小结

3 水下自激吸气脉冲射流内部流场的数值模拟

3.1 计算流体动力学介绍

3.1.1 计算流体动力学思想

3.1.2 CFD工作流程

3.2 多相流模型

3.2.1 Fluent中的多相流模型

3.2.2 模型的选择

3.3 Mixture模型

3.3.1 控制方程

3.3.2 体积分数

3.4 数值模拟

3.4.1 数值模拟工况

3.4.2 网格生成和边界条件

3.4.3 结果分析

3.4.3 试验验证

3.5 本章小结

4 水下环境自激吸气脉冲射流装置冲蚀性能试验研究

4.1 试验目的和主要设备

4.2 样本石蜡的基本特性

4.3 冲蚀试验设计要点和条件

4.4 冲蚀试验结果与分析

4.4.1 水下连续射流与自激吸气射流冲蚀样本石蜡效果对比

4.4.2 连续射流与自激吸气射流冲打击力曲线

4.5 本章小结

结论与展望

攻读硕士学位期间发表的学术论文和参加的科研项目

致谢

参考文献