高压磨料水射流切割Q235钢试验研究

Q235钢在石油天然气行业应用广泛,为研究高压磨料水射流切割Q235钢的性能,应用五轴联动数控后混磨料水射流切割设备,分别研究泵压、入射角、磨料粒径、砂管直径、横移速度和靶距等参数对切割深度的影响。结果表明:切割深度随泵压增大而增大,且大致呈线性关系,随横移速度增大而减小,且减小趋于缓慢;其他条件一定时,分别存在最佳靶距、最佳磨料粒径和最佳砂管直径使得切割深度最大;一定的入射角倾斜可以增大切割深度,试验条件下入射角为105°左右时,切割深度达到最大。     

空化射流实验研究

空化水射流技术是将空化作用引入到高压水射流而形成的一种新型高压水射流技术，在同等条件下，空化射流相对于普通高压水射流具有破碎和切割能力更高的特点。通过数值模拟和实验方法对空化技术进行研究，进行了喷嘴流场的数值模拟计算，设计了空化射流实验装置及空化喷嘴。以生锈铁板为研究对象，分别进行了喷嘴型号、打击时间、入口压力、靶距和扩散段长度的空化射流打击效果对比实验，研究了空化参数对空化效果的影响。实验结果表明角形喷嘴进行淹没射流的空化效果较好，空化射流除锈具有最优打击时间。不同的入口压力对应不同的最佳靶距。     

子弹与声音谁跑得快？

具有一定速度的弹丸、破片、金属射流等侵彻体,依靠本身的动能侵入或贯穿目标的破坏作用。通常可按侵彻体的速度分为低速侵彻与高速侵彻;也可按冲击时的入射角分为正(垂直)侵彻和斜侵彻;按目标(靶)的结构和材料特性分为对均质靶、多层靶侵彻,对土壤侵彻;或按侵彻体的结构和材料特性分为榴弹侵彻、穿甲弹侵彻和金属射流侵彻等。     

乳化油废水空化射流破乳实验

建立了空化射流破乳实验系统,确定了空化射流破乳实验方法。以空化射流破乳除油率作为衡量空化射流破乳效果好坏的标准,通过实验研究了表面活性剂质量浓度、油的质量浓度、静置时间、喷嘴入口压力、循环处理次数、靶距对空化射流破乳效果的影响规律。结果表明:与未添加表面活性剂相比,添加少量表面活性剂将使空化射流破乳除油率大幅度下降;空化射流破乳方法主要对不含表面活性剂的模型乳化油废水有一定效果;空化射流破乳除油率随着模型乳化油废水油的质量浓度、静置时间、喷嘴入口压力的增加而增加;循环处理次数较少时,空化射流破乳除油率随着循环处理次数的增加而增加,但循环处理次数过多反而使除油率下降;存在最佳靶距280 mm。     

穿爆弹侵彻多层间隔混凝土靶数值模拟分析

为利用终态侵深公式得到穿爆弹侵彻多层间隔混凝土靶每层靶后的剩余速度,借鉴Young公式的思路,提出了一种基于非线性加速度模型计算剩余速度的方法。利用该方法分别计算了穿爆弹在垂直及20°入射角条件下侵彻三层间隔混凝土薄靶板的剩余速度,然后进行了数值模拟,并对比了前人的求解方法。结果表明,利用该方法所得结果与数值模拟结果吻合,验证了该方法的合理性,对工程防护及武器设计有一定的参考。     

陶瓷基复合装甲防12.7mm穿甲燃烧弹的靶试研究(Ⅲ)

基于对材料特性和防弹机理的认识,设计了由600D腈纶、无纺布、Al2O3陶瓷和高强PE材料构成的陶瓷基复合靶板,靶板防护面密度ρA为92 kg/m2,尺寸为300 mm×300 mm×35 mm,用现役12.7 mm穿甲燃烧弹考核了靶板防护能力,尤其是探讨了PE在背面不受约束情况时中弹后的行为.结果表明:靶板结构是可行的,可防住V25为810 m/s的现役12.7 mm穿甲燃烧弹,PE层有优良的防二次效应的性能,而靶板结构有较大的改进空间.在靶试和讨论分析的基础上,给出了靶板结构改进的设计方案.     

空化射流降解毒性有机物实验研究

利用空泡溃灭局部产生的高温高压、强压力脉冲和微射流，可对大分子有机物进行降解。将空化效应引入高压水射流形成空化射流可对毒性有机污染物进行降解。分析了空泡溃灭过程的物理化学效应，研究了空化射流降解苯酚的机理，设计了空化射流实验装置，对配制的苯酚溶液进行了不同实验条件下的空化射流降解对比实验，采用高效液相色谱法测定采集样品的苯酚质量浓度，对实验效果进行对比分析。实验结果表明：空化射流对苯酚降解有效，空化射流降解实验存在最优喷嘴入口压力和最优靶距。     

添加减阻剂的前混合磨料射流切割性能试验研究

为提高前混合磨料射流的切割能力和应急抢修的作业效率,选用阳离子聚丙烯酰胺(PAM)和十六烷三甲基氯化铵(CTAC)作为减阻剂,以切割深度为评价指标,对X60钢板进行切割试验。结果表明:减阻剂的添加能够有效提高前混合磨料射流的切割能力;在压力为25~40 MPa时,PAM的最优添加量为20 mg/kg,CTAC/Na Sal的最优添加量为30 mg/kg;CTAC/Na Sal的减阻效果优于PAM,添加CTAC/Na Sal后泵压调低5 MPa,仍可以获得与无减阻剂时相同的切割深度。     

高压水射流

高压水射流技术是近20年来得以迅速发展的一项有利于环境保护的新技术。其基本原理是以水为工作介质,通过高压发生设备和特定形状的喷嘴产生高速射流,这种射流具有极高的能级密度,如果在高压水中注入一定比例的磨料从而形成磨料浆状射流,由于磨料射流所具有的硬度高、比重大、磨削力强等     

基于正交试验与灰关联的弹体着靶参数敏感性分析

为分析着靶参数对截锥形半穿甲战斗部侵彻性能的影响程度,通过正交试验制定了试验方案并进行了数值仿真,同时对正交试验结果数据进行了灰关联分析,得到了弹体侵彻过程中着靶参数与弹体最大过载、速度变化量以及弹体偏转角之间的关联程度。分析结果表明:着靶参数对弹体最大过载的影响程度排序为:靶板厚度入射速度入射角度攻角;对弹体速度变化量的影响程度排序为:靶板厚度入射角度入射速度攻角;对弹体偏转角的影响程度排序依次为:弹体攻角入射速度入射角度靶板厚度。分析结论可为着靶姿态的控制及舰船防护提供一定的参考。     

射流角度和壁面曲率对撞壁液膜的影响

射流角度和壁面曲率是空间液体火箭发动机液膜冷却设计的重要参数,通过实验研究了入射角和壁面曲率半径对射流撞壁液膜形态和液膜厚度的影响;实验中液膜厚度的测量采用探针法法测量。对射流撞壁的溅射现象进行的分析表明,射流由壁面附着状态转变为液滴飞溅状态的临界We数为214.1,射流撞壁后由附壁状态转变为溅射状态的临界入射角度为23.1°,根据液体火箭发动机冷却的需要可以选择合适的射流角度。     

新型人工淹没水射流喷嘴流场数值模拟与结构优化

为了扩展淹没型空化水射流的应用场所,同时扩大其有效靶距范围,设计了一种新型人工淹没水射流喷嘴,利用Fluent软件对喷嘴内部流场进行了数值模拟,并以气含率和气相体积为评价指标对喷嘴结构参数进行了优化。结果表明:所设计的喷嘴能够有效产生空化,空化主要在射流与伴随流之间的剪切层产生;喷嘴的结构参数对空化影响较大,内喷嘴圆柱段长度为4 mm,直径为2 mm,扩散段角为20°,外喷嘴直径为16 mm时,射流的空化效果较好。     

钨球破片对相控阵雷达天线的冲击损伤仿真

利用非线性动力分析软件LS-DYNA 3D,建立了钨球破片在击穿相控阵雷达天线部件下的毁伤仿真模型.对不同初速度的钨球破片以45°入射角对天线等效靶板的侵彻进行仿真分析,得到了钨球破片整个侵彻作用全过程的完整图像和主要数据.通过对结果图像与数据的分析得出:随着钨球破片初速度增大,剩余速度也会随之增大、击穿靶板所需杀伤动能变大、靶板质量损失变大.结论为相控阵雷达天线的战损快速评估与平时修理提供了科学的依据和参考.     

轴对称淹没水射流喷管内外紊流流场数值模拟

利用淹没水射流可对有机物进行降解.为研究淹没水射流降解的流场特性,根据轴对称淹没水射流撞击靶件的条件建立了物理模型,选用κ-ε紊流模型采用SIMPLEC算法进行数值计算.计算结果表明,流场存在射流区、漫流区、撞击区和漩涡区:射流区离靶件较远的部分同自由射流结构相似;靶件冲击面上压力分布近似的呈正态分布.对物理模型进行适当的改进并进行模拟,其结果同相应的实验数据相吻合,验证了本模型的可行性和计算结果的正确性.     

聚能射流侵彻下舰船钢与均质钢的等效关系

基于剩余穿深理论,依据聚能射流对钢靶板侵彻毁伤作用机理,推导出2种等效模型,并结合数值模拟建立了聚能射流侵彻下某舰船装甲钢与603钢靶板的等效关系。结果表明:当舰船钢厚度较小时,舰船钢与603装甲钢的等效厚度比约为1;当舰船钢厚度较大时,两者等效厚度比约为1.13。由此等效关系可给出用于战斗部考核性穿靶试验中相应均质靶板的确定厚度,从而为用603装甲钢靶代替该舰船钢进行聚能射流威力考核试验提供依据,达到了简化、经济、方便、有效的目的。     

对流层散射双向时间比对中对流层斜延迟估计

为精确估计对流层散射双向时间比对系统中对流层斜延迟,分析了估计卫星信号对流层斜延迟的Hopfield天顶延迟模型及CFA2.2映射函数模型并对其进行修正,从而适用于对流层散射斜延迟的精确估计。根据北纬35°~37°范围内的三个测站2010—2012三年的气象数据,验证Hopfield模型精度范围小于35 mm,并将三个测站按相互之间基线距离的不同分为三组比对站,利用2012年的气象数据,计算在不同入射角下一年的对流层散射斜延迟,并得出最大斜延迟对应的年积日和入射角。结果表明,三组比对站的最大单向散射斜延迟为21.82~35.45 m。在双向比对抵消90%的情况下,时间延迟为7.3 ns~11.7 ns;相互抵消95%时,时间延迟为3.6 ns~5.9 ns。     

便携式磨料水射流切割系统设计

为提高油库应急抢修效率及安全性,利用磨料水射流切割技术在高油气浓度下直接对油库破损待修设备进行快速切割。通过对磨料水射流切割系统进行研究,设计优化了管路系统、磨料添加系统和动力系统,得到了适用于油库应急抢修切割操作的便携式磨料水射流切割系统样机。使用样机对X60管线钢进行切割试验,得到了切割模型,该模型能够有效指导油库管道抢修切割操作。研究为磨料水射流切割技术在油库应急抢修切割中的应用奠定了基础。     

高雷诺数时筒形桅杆在均匀流场中的风载实验研究

在哈尔滨工程大学船模拖曳水池中,研究了雷诺数在3.19×104~1.15×106的范围内,表面倾斜且前后不对称的筒形桅杆攻角从0°~180°,以15°为间隔,在均匀流场中所受的风载。分析了桅杆所受的周向压力、轴向压力和St随雷诺数和攻角的变化趋势。结果表明,倾斜壁面和攻角改变对压力分布和St有较大影响。     

陶瓷基复合装甲防12.7mm穿甲燃烧弹的靶试研究（Ⅰ）

基于对材料特性和防弹机理的认识,设计了由Al2O3陶瓷、616装甲钢和高强PE材料构成的陶瓷基复合装甲板,并用现役127.mm穿甲燃烧弹进行靶试考核,检验靶板设计思路,结果表明：防护面密度为128 kg/m2的靶板可防住该弹。     

脉冲防暴水炮拉瓦尔型喷嘴雾化过程仿真研究

研究防暴水炮优化控制问题.防暴水炮以高压气体作为动力,喷嘴作为射流发射元件.根据警用脉冲防爆水炮的射流特点,设计了拉瓦尔型喷嘴.在VOF和LES模型相结合的基础上,建立了喷嘴的数学模型和物理模型,并采用OpenFOAM软件对近喷口流场进行了数值仿真.通过研究发现拉瓦尔型喷嘴在雾化效果和射程上都能达到很好的效果,并通过对拉瓦尔型喷嘴近喷口流场雾化形态、雾化角、速度云图的模拟、分析,确立了张角为15°和18°之间的喷嘴较为合理,为脉冲水炮的进一步优化提供了借鉴依据.