射流研究现状
同轴三维射流特性研究
同轴三维射流特性研究射流是流体力学中一个重要的内容，特别是在流体分析中，已经成为重要的研究课题。
近年来，由于计算机技术的进步，三维射流的研究迅速发展起来，已经成为一个研究热点。
在流体动力学中，同轴射流性能的研究是一个重要的领域，对于飞行器、发动机等空气动力学装置的性能有着非常重要的影响。
因此，同轴三维射流的研究已经成为重要的研究话题。
同轴射流是一种特殊的流动现象，它的特性很重要，对于实际的工程应用有很大的作用。
同轴射流的流动特性受控于其入口和出口的角度和流动速度，对此，应当进行详细的研究，以使在一定的条件下的流动性能最佳。
研究同轴射流的性能，以满足工程需要，需要建立一套系统的、完整的理论框架。
首先，应当分析入口和出口角度和流动速度及其相互作用，对于射流流动性能的影响，厘清其关系。
其次，定量分析射流流场的内在规律，确定射流流场的基本特征和性质，以提出适应特定应用要求的流动性能的设计参数。
为了研究同轴射流的性能，首先应使用实验来研究其特性。
尽管实验可以得到一定程度的精确性，但有时会存在偶然性和失误的可能性，无法提供一组全面的数据用于研究。
为了解决这一问题，有必要采用数值方法，明确射流的特性。
现有的数值方法虽然精度高，但也存在一定的局限性，如无法模拟射流最前端的流动情况，无法得到最终结果的精确性。
当前，研究同轴射流的流动特性，大多采用实验和数值的结合的方法，利用实验的数据来检验数值方法的准确性，并结合实际工程中的实际情况，采用数值方法进一步深入地研究同轴射流的特性。
本文针对同轴三维射流的流动特性，提出了一套新的理论框架，将实验数据与数值模拟相结合，进一步对射流的特性进行研究。
结合实际工程，从理论上探讨了射流流动性能的设计参数，以及射流流场特性的影响因素，以期为同轴射流性能的研究和设计提供依据。
综上所述，同轴射流的研究已成为重要的研究课题。
本文在理论和实验结合的基础上，对同轴三维射流的流动特性进行了研究，结合实际工程，探讨了射流流动性能的设计参数，并阐明了具体的工程应用，为同轴射流性能的研究和设计提供了参考依据。
水射流技术在煤矿生产中的应用现状
造缝 隙， 使煤体在空气 中的暴露面积增大 ， 并形成瓦 斯 流动 通道 ， 达到 瓦斯 解 吸加快 ， 瓦斯 抽放效 果 良好 的目的。他们认为高压水力割缝技术可以有效提高 钻孔影响半径 ， 增大单孔瓦斯抽放量 ， 提高瓦斯抽放
浓度 ， 对 治 理低 透 气 性高 瓦 斯煤 层 的瓦斯 抽放 有 很
应 力定 向转移 ， 局部 集 中应 力解 除 ， 强度 弱化 减 冲 ， 含 瓦斯煤 层增 透 ， 以及煤 与瓦 斯突 出 的防治等 ， 在 实
采 上取 得 了 良好 的效 果 ： 钻 孔深 度提 高 了 ２ ０ ％， 成 孔 率提高了５ ０ ％， 而高 压 水抽 放 瓦 斯 钻孔 切 缝使 煤 层 透 气 性提 高 了 ５ ０ ％以上 ， 人工 形 成 的裂 隙 与煤 层 中
的天然裂隙沟通后可 以使瓦斯抽采流量增加 ｌ ０ 余 倍。为提高矿井瓦斯抽采率提供 了新途径。
２ ０ １ ３ 年第 ４ 期
Ｎｏ ． ４ ２ ０ １ ３
煤
炭
科
技
７ ９
ＮＥ Ｃ０ＡＬ Ｓ ＣＩ ＥＮＣＥ ＆ ＴＥＣＨＮＯＬ０ＧＹ ＭＡＧＡＺＩ
文章 编 号 ： １ ０ ０ ８ — ３ ７ ３ １ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ４ － ０ ０ ７ ９ － ０ ３
水 射 流技 术 在 煤 矿 生产 中 的 应 用现 状
点。针对这些问题 ， 国内许 多专家学者进行了深入
的实验研 究 ， 并 取 得 了重 大成 果 和进展 。
２ ０ ０ ７ 年， 中国矿 业 大学 的刘 磊 针对 浅 孔松 动爆 破 与平行 钻孔 抽放 瓦斯 无法 很好地 解决 煤 与瓦斯 突 出的 问题 ， 在 回采 工作 面 开展 了浅 孔 中压 水力 割 缝 与交 叉 钻孔抽 放 瓦斯综 合 防突技术 的试 验研 究 。结 论认 为 ， 这种 技术 在煤层 透气 性 的增 大 ， 瓦斯 抽 出量 的提高 方面有 良好 效果 。顶 板集 中应 力 区的前移 有
水射流技术的现状及发展前景
水射流技术的现状及发展前景
刘萍;黄扬烛
【期刊名称】《煤矿机械》
【年(卷),期】2009(30)9
【摘要】水射流是一项新兴技术,已经引起许多国家的广泛重视。
目前其研究应用仍在不断地发展,技术与设备不断升级。
主要介绍了水射流的应用及发展,并对其发展趋势进行了展望。
【总页数】3页(P10-12)
【关键词】水射流;切割;清洗;应用
【作者】刘萍;黄扬烛
【作者单位】安徽理工大学机械工程学院;煤炭科学研究总院上海分院
【正文语种】中文
【中图分类】TD43
【相关文献】
1.高压水射流技术在煤层气开发中的应用研究现状及发展趋势 [J], 桂小玲
2.高压水射流清洗技术现状及发展前景 [J], 陈玉凡
3.石油工程中水射流技术的应用与发展前景 [J], 李海燕
4.有关高压水射流清洗技术现状及发展前景 [J], 王洪仁
5.高压水射流技术的应用现状与发展前景 [J], 程效锐; 张舒研; 马亮亮; 罗钰铜因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
多孔紊动射流的数值模拟与实验研究进展_芦绮玲
多孔紊动射流的数值模拟与实验研究进展芦绮玲1,2,陈 刚1(11西安理工大学水利水电学院,陕西西安 710048;21山西省水利水电科学研究院,山西太原 030002)摘要:多孔射流作为流体运动的一种重要类型,在工程中具有非常广泛的用途。
由于多孔射流各股水流之间的卷吸和掺混的存在,增加了流场的复杂性。
长期以来研究人员从理论分析、实验测量和数值模拟方面对多孔紊动射流进行了大量的研究工作,目前已经认识了流场中的许多流动特性和流动机理。
从数值模拟和实验研究两个方面,比较分析了国内外多孔紊动射流的研究现状和研究结果,评述了不同湍流模型以及不同实验测量方法对紊动射流的预测能力,讨论了存在的问题并对该领域的研究方向进行了展望。
关 键 词:多孔紊动射流;湍流模型;数值模拟;实验研究;进展中图分类号:T V135;G 353111 文献标识码:A 文章编号:100126791(2008)0120137210收稿日期:2006212226基金项目:山西省科学技术厅科技攻关项目(041086)作者简介:芦绮玲(1965-),女,山西万荣人,教授级高级工程师,博士研究生,主要从事水力学、河流动力学等研究。
E 2mail :lu -qiling @1631com一股流体从几何尺寸远小于收纳流体所占空间尺寸的喷口流入收纳流体,并同其混合的流动状态,叫做射流。
多股射流则是指多个按一定的方式摆放的排泄口喷出流入周围另一流体域内运动的多股流体,最终混为一股流向下游。
多孔射流与单孔射流的主要区别是孔间射流喷出后在其相邻两股之间存在相互吸附效应,这一效应直接影响着流动的发生和发展,因此流场比单孔射流复杂得多。
作为流体运动的一种重要类型,多孔紊动射流的研究涉及到许多领域,对这一问题的研究具有相当高的理论和应用价值,而解决这些问题的关键,是要从理论上清楚地知道多孔紊动射流的结构以及多股射流之间是如何相互作用的。
下面针对国内外研究人员在研究多孔紊动射流问题中采用的一些数值模拟和实验研究方法和结果进行评述和分析。
合成射流在燃烧中效用的初步探索及应用
合成射流在燃烧中效用的初步探索及应用近年来，随着航空航天技术的不断发展，合成射流的研究越来越受到重视。
这种新型的射流，可以用来改善燃烧室内部的流动结构，提高燃烧性能，和减小各种参数对燃烧器结构的影响。
本文就合成射流在燃烧中应用的初步探索及应用进行综述。
首先，本文介绍了合成射流的基本概念，这是一种射流，它能够将平流和旋流的特性相结合，帮助把空气等介质在燃烧室中进行分布。
其次，本文介绍了合成射流在燃烧中的应用，例如，可以使燃烧室内部的火焰更加稳定，燃烧过程更加高效，而且可以减少流体的拥挤以及节省燃料，同时，可以模拟燃烧过程中不同类型的流动，改变燃烧室内部的流动结构，以达到节能减排的目的。
此外，本文还介绍了合成射流在燃烧中的试验研究，比如可以使用热摄影技术研究合成射流的影响，测试燃烧室内部的不同参数和燃烧性能，以及使用计算流体力学模拟燃烧过程中合成射流的影响。
最后，本文对合成射流在燃烧中的应用作了简要总结。
综上所述，合成射流可以在燃烧室内部实现火焰的稳定燃烧，可以改善燃烧室内部流动结构，提高燃烧性能，减少流体拥挤，节能减排，但是，它的应用在未来也还有很多潜力可以挖掘。
因此，合成射流的研究和应用仍然有很大的发展空间，值得继续深入研究。
综上所述，合成射流是一种新型的射流，可以有效的改善燃烧室内部的流动结构，提高燃烧性能，降低参数对燃烧器结构的影响，并节能减排。
研究发现，合成射流在燃烧室内部实现火焰的稳定燃烧，可以改善燃烧室内部流动结构，提高燃烧性能，减少流体拥挤，节能减排。
但是，目前合成射流在燃烧中应用仍然处于初级阶段，未来有很大的发展空间，需要进一步探索和开发其在燃烧中的应用及机理。
总而言之，合成射流在燃烧中的初步探索及应用具有重要的理论和实践意义。
因此，未来的研究应集中在改进合成射流的结构设计，优化控制条件，探索合成射流在燃烧中的应用，以期达到更高的经济效益和环境效益。
旋转射流研究新进展
在旋转射流测量和添加剂研究方面 ,文献 [ 2 ] 研究了单丝斜热线探针多方位旋转测量技术的数据 后处理方法 。针对射流流场的速度特征及单丝斜热 线对垂直支杆来流的响应特性 ,提出了测量数据优
化处理方法 。文献 [ 8 ]在清水旋转射液研究的基础 上 ,研究了高分子聚合物添加剂对旋转射流结构特 性及破岩效率的影响规律 。试验结果表明 ,高分子 添加剂对旋转射流的基本结构影响不大 ,只是加快 了射流的衰减速度 ,增大了流的截面积 ,在合适的浓 度范围内 ,高分子添加剂可以提高射流的破岩能力 。 文献 [ 9 ]研究了叶轮导引射流喷嘴内部流场的流动 特性 ,编制了流体的三维有限元数值模拟软件 ,介绍 了此软件的编制原理及其构成 ,并通过对一实例的 计算 ,揭示了喷嘴内流动的一些特点 。
国外射流飞行控制技术发展及前景分析
国外射流飞行控制技术发展及前景分析2019年8月，美国国防预先高级研究计划局（DARPA）发布了“带有效应器的革命性飞机控制”跨部局公告，旨在演示验证采用射流飞行控制技术之后飞机的飞行品质，解决工程应用问题。
此前，英国“岩浆”无人机于2019年5月成功完成使用射流飞行控制系统的首飞，表明国外射流飞行控制技术日趋成熟。
该技术一旦实用化，可能对飞机设计带来较大影响。
1技术原理飞机通常在机翼和尾翼上布置襟翼、副翼、方向舵、升降舵等操纵面，飞行员通过控制操纵面偏转，改变翼面的形状，影响翼面流场，从而控制升力/阻力分布及变化，产生控制力矩，达到改变飞行状态、保持飞行姿态或改善飞机起降性能等目的。
射流飞行控制技术则是沿飞机翼面喷射高速流动的气体或通过射流控制发动机排气方向，形成偏转力矩，以控制飞机的俯仰、滚转和偏航，达到控制飞机的作用。
射流飞行控制技术主要有两种控制途径。
一是机翼环量控制，是将部分发动机引气压缩后通过喷嘴沿翼面向后缘喷出，形成偏转力矩，通过调节喷气流量可直接控制偏转力矩大小，起到与控制操纵面偏转相同的飞行控制效果；二是射流推力矢量，将部分发动机引气压缩后，经转向机构从发动机尾喷口后面吹向发动机排出的气流，使发动机排气转向，并且通过调节引气流量来控制发动机排气偏转程度，达到飞行控制的目的。
2 发展情况迄今，北约组织、英国BAE 系统公司已对射流飞行控制技术进行了较为持续、系统的研究，并开始进入装机试飞阶段，DARPA 也正在启动研究工作。
2.1 北约组织“创新控制效应器”项目北约组织从20世纪70年代开始实施“创新控制效应器”项目，开发机翼翼尖和中段前缘喷气、机翼后缘喷气和射流矢量推力等射流飞行控制技术，寻求替换传统襟翼等。
但在当时，该技术所需发动机引气量过大，对飞行性能的影响难以承受，导致研究进展缓慢。
2013年，随着飞机、发动机和增材制造等技术发展，北约组织的科学与技术机构联合英国BAE 系统公司、美国洛马公司、美国空军科学研究办公室、英国国防部国防科技实验室等成立AVT-239任务组，决定对“创新控制效应器”（ICE）技术应用于未来无人机系统开展5年性能评估。
超高压水射流钻井技术现状及发展建议
Ｖｏ １ ． ４ ０
第 １期
Ｎｏ ． １
钻
采
工
艺
・３ ７・
Ｄ Ｒ Ｉ Ｌ Ｌ Ｉ Ｎ Ｇ＆Ｐ ＲＯ Ｄ Ｕ Ｃ Ｔ Ｉ Ｏ Ｎ Ｔ Ｅ Ｃ ＨＮ ０ Ｌ Ｏ Ｇ Ｙ
超 高压 水 射 流 钻 井技 术 现 状 及 发 展 建 议
光 新 军 ’ 王敏 生 ，皮 光 林
１ ． 高压 钻柱 钻 井 系统 １ ． １ 高压 单管 钻柱 钻 井 系统
处于淹没状态 ， 从而形成 淹没射 流。淹没射流对岩 石 的破 坏作 用 主要 有 ４种 ＿ ２ Ｊ ： ① 冲击 作 用 。射 流 造
成 的弹 性拉 力在 岩 体 中冲撞 、 反 射 和 干扰 破 坏非常规油
气、 深 层 油气 和海 洋油 气 的经济 高效 开发 ， 而 钻井效
率是影响钻井成本 的主要因素之一。利用高效破岩
钻 井技 术 ， 提 高钻 井 机 械 钻 速 ， 缩 短 建井 周 期 ， 提升
溃灭 ， 对岩体产生空溃破坏 ； ③水楔作用。射流过程 中， 岩体 产生裂 缝 ， 水 射 流 进 入 裂 隙空 间 ， 在 水 楔 作 用下 ， 岩 体破 坏 ； ④ 剪切 作用 。当管柱 旋转 或轴 向移
的结构 ； ②空泡溃蚀作用 。水射流与水发生动量交 换 和紊 动扩 散 ， 形成 的空 泡 随 射 流 发展 长 大 并 发 生
收 稿 日期 ：２ ０ １ ６— ０ ６—１ ７
高压单管钻柱钻井系统是通过对传统钻机系统 升 级后 ， 采用 地 面转盘 旋转 钻井 的 一种钻井 系 统 ， 该
一
头旋转 ， 岩石表面形成沟槽 ， 实现钻井或辅助钻井的 目的 Ｊ 。
２ ． 提 高岩 屑清 洗效 率 钻 头 破 碎 岩石 过 程 中 ， 破 碎后 的岩 屑 由于 受很 大 的压 差 压持在 井底 ， 导 致岩 屑无 法及 时离 开井底 ， 这种 现象 被称 为岩 屑“ 压 持效 应 ” ¨ ４ Ｊ 。岩 屑 “ 压 持效 应” 导 致岩 屑 的重 复 切削 ， 加 速 钻头 磨 损 ， 降 低钻 井 机械钻 速 。高压 水射 流在 井底 形成 的井底 冲 击压力
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射流研究现状
有关射流的特性研究，包括对其轴线的轨迹预报，预测其流速的分布以及扩展范围等。
流速的分布属于矢量场的确定问题，而密度场、温度场或浓度场的预测则是标量场的确定。
浮射流的研究方法主要有三种:量纲分析法，积分方程法和微分方程法
1.2.1量纲分析法
量纲分析法借助实验研究或者实际工程试验，采用量纲分析方法得到了经验关系式。
由于射流的各种时均特性(射流轨迹、稀释度、扩展宽度、沿射流轨迹的稀释度等)就是空间坐标、初始射流条件、环境条件的函数。
因此可以把时均特性巾表示成:
综述
量纲分析法通常与实验结合起来。
Papanicolaou和list研究了无分层静止环境下的圆形垂直紊动浮射流，wallce和wright研究了二维浮射流垂直排放到无横向流动的分层流体中，提出了一个简单的方程预测排放流体的浓度;Lee和Chu研究了静水条件下紊动圆羽流的掺混特性，推导了羽流宽度、速度和浓度的规律;Chen 和Rodi研究了射流轴线上的流速和浓度的沿程变化规律，认为浮射流的流动特征随着动量和浮力所起作用的变化而发生变化，具有明显的分区特性。
利用量纲分析法进行的模型试验研究得到的资料和数据还对污水排放口的设计和工程运行起到了很好的指导作用。
任左皋和项著对杭州四堡污水排江工程扩散器参数进行了试验研究，得出了影响扩散器排放特性的影响参数;熊鳌魁和詹德新等利用基本特征参数方法，研究了二滩水电站工程中的木材过坝系统中淹没式喷嘴加速器的水力性能，得到近自由水面水下淹没喷嘴射流的纵向对称中心线时均流速的衰减规律。
1.2.2积分方程法
使用动量积分方程法求解射流问题是比较常用的方法，它是工程上较常用的一种方法，它较微分方程求解法简单。
其思想是建立在流动自相似假定的基础上，使流动微分方程简化成常微分方程，并以边界条件使方程封闭，从而结合定解条件来预报流场特性。
目前有关射流和羽流而普遍使用的三个基本假定为:(l)由Morton，Taylor和Tumer:提出的卷吸假定(2)相似假定:射流主体段各断面的时均流速分布是自相似的，浓度分布也是自相似的。
(3)高斯分布假定:速度和浓度的无因次化分布曲线可以用高斯分布曲线很好的代替。
积分方程方法以许多自相似假定为基础，其中有些相似性假设尚需进一步研究，如在动力及浮力共同作用下，浮射流三个区段中自相似性及卷吸规律是否相同尚未定论，在浮射流中情况复杂，仍有待进一步深入研究。
Morton应用积分方程法研究了作为二个点源排放到线性分层流体中的浮力羽流; chiang提出了一个卷吸模型，并利用该模型研究了横流中的射流的近区、过渡区和远区的特性;Lee提出了拉格朗日射流模型，能较好的预测浮射流的三维运动轨迹和平均稀释度;Wang H根据新的实验数据发展了一个二阶积分模型，并应用于紊动圆形断面浮射流研究;Mukhtasor提出了新的模型方法，基于结合附加的卷吸假定和非线性的衰退模型的长度尺度分析，研究结果表明该模型较以前的模型更为合理。
Hirst认为射流的卷吸流体由紊动产生的卷吸和浮力效应产生的卷吸两部分组成;槐文信、李炜利用积分方法在对流动环境中倾斜浮射流流动特性的研究中指出，射流的卷吸流体有紊动产生的卷吸、浮力效应产生的卷吸和横流产生的卷吸三部分组成。
目前有很多积分模型来模拟分层和未分层，静止和流动环境中的单孔和线源的浮射流。
水流运动存在两种描述方法，即拉格朗日(Lagrange)方法和欧拉(Euler)方法，因此可以将这类模型划分成拉格朗日积分模型和欧拉积分模型。
采用拉格朗日积分方法的模型，是通过跟踪紊流元素的运动来推导方程。
比如，Frick建立了横流中羽流的拉格朗日模型，能够预测羽流的轨迹，稀释度，宽度等。
Lee和Cheung给出了流动环境水体中浮射流三维轨迹的拉格朗日模型，该模型只要少量的经验值输入。
欧拉积分模型是建立在固定空间位置上的微分控制体。
例如，Fan和schatzmann建立了排放到分层和流动环境流体中的圆浮射流模型。
Chu和Lee建立了横流中的浮射流模型，采用扩展假说来代替速度和浓度分布假定。
1.2.3微分方程法
随着计算机技术的飞速发展，对描述流动的微分方程实行离散化并使用数值计算的方法也更多运用在实际工程当中。
在数值模拟紊流运动方面，目前应用得较多的方法仍然是Reynolds时均方程的模拟方法。
1895年，Reynolds提出了描述紊流运动的时均N-S方程，此后100多年里，研究者们花费了大量时间建立了各种紊流模型，其目的是试图使雷诺应力张量与流体的变形张量之间建立起联系来，从而封闭雷诺方程。
对紊动射流应用微分方程求解的关键是方程的封闭问题，必须增加雷诺应力项使方程封闭且有唯一解，由此必须针对雷诺应力采用适当的紊流模型。
紊流模型是建立雷诺应力张量与流体的变形张量之间的基本方程，以使N-S方程能够得到合理的封闭。
最近几年紊流模型主要集中在建立以三维Reynolds时均方程及合理的紊流封闭为基础的模型。
Rodi对这个问题做了广泛的评述。
k-ε模型是这些紊流模型中最常用来模拟浮射流的。
k-ε模型联立求解从N-S方程及连续方程中推导得到的紊流动能k 和能量耗散率ε。
larrsen等人研究了横流中的浮射流特性并比较了k-ε模型与积分模型。
Hwang和chiang将k-ε两方程模型运用在垂直排放到密度分层横流中的圆形浮射流研究上。
他们发现在密度分层和射流比(射流与横流之比)中，存在波状轨迹。
曾玉红，槐文信对浮力射流的特性分别做了试验研究和数值模拟，分析了浮力射流的稳定性和混合特性。
最近，建立在大涡模拟(LES)和直接数值模拟(DNS)的数学模型也发展了起来。
例如，Yuan等人采用LES模拟了雷诺数分别为1050和2100下的圆孔射流排放到横流中的情况，计算得到的时均量和紊动统计量与实验量测结果吻合得相当不错。
Lubbers等人使用DNS模拟给出了自由圆形紊动射流的DNS模拟结果。
结果显示，远区的时均浓度是自相似的，而浓度脉动的均方根剖面不是自相似的，这与实验吻合得相当好。
然而，预测实际的分层流动问题的真实LES和DNS模拟，目前的计算条件还不能做到。