水力沖射海底開溝機的參數(shù)優(yōu)化.pdf

1、水力沖射海底開溝機是海底輸油管道開溝鋪設(shè)的專用設(shè)備。研究發(fā)現(xiàn)目前國內(nèi)在開發(fā)設(shè)計沖射開溝機過程中存在許多問題，其中最重要的問題是射流相關(guān)參數(shù)設(shè)置無依據(jù)，完全依靠設(shè)計者的經(jīng)驗來確定，行業(yè)和國家也沒有相關(guān)的理論標(biāo)準(zhǔn)。該問題導(dǎo)致無法確定射流參數(shù)是否合適，無法最大限度地發(fā)揮開溝機的射流破土能力。 本文研究了影響水射流破土性能的噴嘴結(jié)構(gòu)參數(shù)和射流破土過程相關(guān)參數(shù)，并對這些參數(shù)進行了優(yōu)化。首先，研究了噴嘴內(nèi)部結(jié)構(gòu)參數(shù)對水流速度提升效率的影響，

2、采用數(shù)值模擬與正交試驗相結(jié)合的方法，確定噴嘴內(nèi)部結(jié)構(gòu)的最優(yōu)改進方案。其次，研究了射流過程參數(shù)對破土效果的影響，主要采用數(shù)值模擬和無量綱化分析的方法，確定了射流參數(shù)和破土效果之間的關(guān)系，得出有效靶距范圍，確定射流角度的優(yōu)化值。本文研究工作主要得出以下結(jié)論： (1)利用正交試驗法進行數(shù)值模擬方案設(shè)計，可大大減少數(shù)值模擬次數(shù)和數(shù)據(jù)處理數(shù)量，并完全能夠達到全面數(shù)值模擬的效果，節(jié)約大量時間和成本，對今后的數(shù)值模擬方案設(shè)計具有指導(dǎo)意義。

3、 (2)通過數(shù)值模擬的方法，研究了噴嘴內(nèi)部結(jié)構(gòu)對出口性能的影響。在噴嘴直徑確定的條件下，影響噴嘴效率的主要因素是噴嘴收縮段長度和擴散角度，其次是噴嘴擴散段長度。根據(jù)數(shù)值模擬的結(jié)果，對噴嘴內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行了改進，提升了噴嘴性能。 (3)通過對多組模擬實驗結(jié)果數(shù)據(jù)的無量綱化分析，同時根據(jù)射流破土臨界壓力理論，推導(dǎo)出破土臨界壓力與靶距關(guān)系方程，且由此方程計算得出特定條件下開溝機射流破土臨界靶距，即在靶距小于140mm時，可認(rèn)為射流破土