水力沖射海底開溝機的參數優(yōu)化.pdf

1、水力沖射海底開溝機是海底輸油管道開溝鋪設的專用設備。研究發(fā)現目前國內在開發(fā)設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參數設置無依據，完全依靠設計者的經驗來確定，行業(yè)和國家也沒有相關的理論標準。該問題導致無法確定射流參數是否合適，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構參數和射流破土過程相關參數，并對這些參數進行了優(yōu)化。首先，研究了噴嘴內部結構參數對水流速度提升效率的影響，

2、采用數值模擬與正交試驗相結合的方法，確定噴嘴內部結構的最優(yōu)改進方案。其次，研究了射流過程參數對破土效果的影響，主要采用數值模擬和無量綱化分析的方法，確定了射流參數和破土效果之間的關系，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論： (1)利用正交試驗法進行數值模擬方案設計，可大大減少數值模擬次數和數據處理數量，并完全能夠達到全面數值模擬的效果，節(jié)約大量時間和成本，對今后的數值模擬方案設計具有指導意義。

3、 (2)通過數值模擬的方法，研究了噴嘴內部結構對出口性能的影響。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。根據數值模擬的結果，對噴嘴內部結構進行了改進，提升了噴嘴性能。 (3)通過對多組模擬實驗結果數據的無量綱化分析，同時根據射流破土臨界壓力理論，推導出破土臨界壓力與靶距關系方程，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，可認為射流破土