淹没空化射流空泡云动态变化规律研究

• 作者: 彭炽 李根生 田守嶒
• 来源期刊: 石油科学通报
• 关键词: 淹没空化射流 空泡云 动态变化 脱落频率 高速摄影 FFT FDM
• 年，卷（期）: 2017,（2）
• 所属期刊栏目: 石油工程
• 页码范围: 228-239
• 页数: 12页
• 字数: 6915字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.2096-1693.2017.02.021

摘要

淹没空化射流具有很强的空化冲蚀能力,在石油钻井、储层改造等方面有着广泛的应用,空化射流中空泡云的动态变化与射流冲蚀过程密切相关.本文开展了高速摄影拍摄淹没空化射流实验,利用图像差分法对空泡云动态规律进行了深入分析,讨论了空泡云周期性脱落的机理,并首次研究了变量类型(空泡云长度、面积、宽度、射流中心点灰度值、灰度均值)和取值位置对确定空泡云脱落频率的影响,优化了确定空泡云脱落频率的方法.研究结果表明,淹没空化射流中的空泡云具有明显的周期性,一个周期主要包括产生—发展—脱落—溃灭4个阶段.空泡云周期性脱落与剪切层内涡的周期性脱落、喷嘴结构以及空泡云导致的喷嘴过流面积变化("憋压效应")有关.灰度均值是计算空泡云脱落频率的最佳变量,只有在射流中游一定区域内才能得到一致稳定的脱落频率.本研究有助于加深对淹没空化射流中空泡云动态变化规律的认识,为优化喷嘴结构建立基础.