赫姆霍爾茲水力振蕩器工作原理

1、水力振蕩器的工作原理及頻率選擇作者：水力振蕩器的工作原理及頻率選擇來源：水力振蕩器的工作原理及頻率選擇發(fā)布時(shí)間：2008/11/13 10:24:07水力振蕩器的工作原理及頻率選擇 水力振蕩器的種類不同，其工作原理也不同?，F(xiàn)介紹目前國內(nèi)常用的赫姆霍爾茲(Helmholtz)腔形水力振蕩器的工作原理及頻率選擇。 (1) 工作原理 水力振蕩器的振蕩作用是在赫姆霍爾茲空腔內(nèi)發(fā)生的。當(dāng)一股穩(wěn)定的連續(xù)高壓水射流由噴嘴 d1射入，穿過一軸對稱腔室，經(jīng)噴嘴 d2噴出時(shí)，由于腔室內(nèi)徑 d比射流直徑大得多，因此，腔內(nèi)流體流動(dòng)速度遠(yuǎn)小于中央射流速度，在射流與腔內(nèi)流體的交接面上存在劇烈的剪切運(yùn)動(dòng)。如果是理想流體，則

2、在交接面上速度不連續(xù)，存在速度間斷面。而對于實(shí)際流體由于粘性的存在，交接面兩側(cè)的流體必然會(huì)產(chǎn)生質(zhì)量交換與能量交換，交接面上速度是連續(xù)的，但在其附近存在一個(gè)速度梯度很大的區(qū)域。在此區(qū)域內(nèi)因剪切流動(dòng)而產(chǎn)生渦流。由于是軸對稱的圓孔射流，故渦流線將構(gòu)成封閉的圓環(huán)，渦流以渦環(huán)的形式生成和運(yùn)動(dòng)。 在剪切層區(qū)產(chǎn)生了渦流，射流中心處(剪切內(nèi)層)的流速會(huì)更高，腔室壁面附近(剪切外層)的流速將更低，根據(jù)伯努力方程，內(nèi)層壓力降低，外層壓力升高，在壓差作用下，促使腔室壁面流體的向心流動(dòng)，渦旋將隨射流向下游移動(dòng)。 射流剪切層內(nèi)的有序軸對稱擾動(dòng)(如渦環(huán)等)與噴嘴 d2的邊緣碰撞時(shí)，產(chǎn)生一定頻率的壓力脈沖，在此區(qū)域內(nèi)引起渦

3、流脈動(dòng)(這也是一種擾動(dòng))。剪切層的內(nèi)在不穩(wěn)定性對擾動(dòng)具有放大作用，但這種放大是有選擇的，僅對一定頻率范圍內(nèi)的擾動(dòng)起放大作用，如擾動(dòng)頻率滿足這個(gè)范圍，則該擾動(dòng)將在剪切層分離和碰撞區(qū)之間的射流剪切層得以放大。經(jīng)過放大的擾動(dòng)向下游運(yùn)動(dòng)，再次與噴嘴 d2的邊緣碰撞，又重復(fù)上述過程。碰撞產(chǎn)生的擾動(dòng)逆向傳播，實(shí)際上是一種信號(hào)反饋現(xiàn)象。因此，上述過程構(gòu)成了一個(gè)信號(hào)發(fā)生、反饋、放大的封閉回路，從而導(dǎo)致剪切層大幅度地振動(dòng)，甚至波及射流核心，在腔內(nèi)形成一個(gè)脈動(dòng)壓力場。從噴嘴 d2噴出的射流的速度、壓力均呈周期性變化，從而形成脈動(dòng)射流。這種流體動(dòng)力振蕩的產(chǎn)生不需加任何外界控制和激勵(lì)條件，故稱自激振蕩。 根據(jù)流體流過

4、赫姆霍爾茲空腔時(shí)產(chǎn)生的周期性壓力振蕩頻率與射流速度、腔體尺寸的關(guān)系，可將赫姆霍爾茲腔內(nèi)的振蕩分為兩類流體動(dòng)力振蕩和聲諧駐波振蕩。 流體動(dòng)力振蕩表現(xiàn)為剪切層自持反饋式振蕩，其振蕩頻率近似與射流速度成正比，而與腔深關(guān)系不大；聲諧駐波振蕩表現(xiàn)為腔室內(nèi)剪切層中聲諧波的強(qiáng)烈耦合作用，即腔室內(nèi)產(chǎn)生的表現(xiàn)為聲波形式的高頻壓力脈沖信號(hào)的反射波與入射波疊加的結(jié)果，其振蕩頻率與速度關(guān)系不大，而與腔深近似成正比。水力振蕩器申請?zhí)?專利號(hào)： 01118469本發(fā)明涉及一種水力振蕩器，包括外殼、驅(qū)動(dòng)裝置、推桿和葉片，流體自外殼的一端流入，從另一端流出。葉片放置于外殼內(nèi)，葉片的高度方向設(shè)有通孔，推桿的一端與外殼上方的驅(qū)動(dòng)

5、裝置相對固定，有螺紋的另一端從外殼上的槽穿過葉片的通孔后通過螺母與葉片鉸接。本發(fā)明設(shè)計(jì)的振蕩器結(jié)構(gòu)簡單，裝卸方便，加工成本低，適于與電動(dòng)機(jī)兼容使用，可滿足在低速下運(yùn)行的要求，無空化產(chǎn)生，基本無運(yùn)行噪聲。申請日：2001年06月01日公開日：2001年10月10日授權(quán)公告日：2003年10月08日申請人/專利權(quán)人：清華大學(xué)申請人地址：北京市海淀區(qū)清華園發(fā)明設(shè)計(jì)人：楊帆;唐宏芬;吳玉林專利代理機(jī)構(gòu)：北京清亦華專利事務(wù)所代理人：羅文群專利類型：發(fā)明專利分類號(hào)：F04C9/00點(diǎn)此查看跟該專利相關(guān)的 主附圖公開說明書授權(quán)說明書一種自激式水力振蕩器特性的研究及應(yīng)用張建國 宋碩 馬繼業(yè) 王方 【摘要】：噴

6、注式聲波發(fā)生器是一種以流體為動(dòng)力源的自激式水力振蕩器,能有效解決油水井生產(chǎn)過程中的地層堵塞問題,提高地層滲透率,恢復(fù)油水井正常生產(chǎn)。但是,噴注式聲波發(fā)生器工作參數(shù)的選擇不當(dāng),往往是導(dǎo)致作業(yè)失敗的主要原因。通過室內(nèi)模擬試驗(yàn),研究了噴注式聲波發(fā)生器的工作特性,得到了振動(dòng)頻率和振幅同噴嘴直徑、諧振腔深和噴距等參數(shù)的變化規(guī)律,并對其工作參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。在孤島油田進(jìn)行了現(xiàn)場試驗(yàn),效果顯著,說明該聲波發(fā)生器在現(xiàn)場施工中具有較好的應(yīng)用效果及前景?！咀髡邌挝弧浚?中國石油大學(xué)(華東)石油工程學(xué)院; 【關(guān)鍵詞】： 聲波 解堵 實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn) 自激振動(dòng) 參數(shù)優(yōu)選 孤島油田 【基金】：國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(“863”

7、計(jì)劃)“聲波防蠟降粘及解堵增產(chǎn)技術(shù)研究”(編號(hào):2006AA09Z342)部分研究成果 【分類號(hào)】：TE937【DOI】：CNKI:SUN:SYZT.0.2009-05-004【正文快照】： 聲波解堵增注是指利用聲波發(fā)生器在需要處理的地層部位產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)波,通過介質(zhì)傳播到地層中,引起地層內(nèi)流體和巖石顆粒的振動(dòng),以此來解除地層堵塞,疏通流體通道,達(dá)到解堵增注的目的1-3。聲波解堵增注的成敗與否,關(guān)鍵在于聲波發(fā)生器的工作狀態(tài)4-5。聲波發(fā)生器存在三種工射吸球閥式脈沖振動(dòng)鉆井工具射吸球閥式脈沖振動(dòng)鉆井工具，它包括鉆頭驅(qū)動(dòng)聯(lián)接短節(jié)、聯(lián)接套、閥球、水力振蕩器、殼體及鉆柱聯(lián)接短節(jié)，其特征是鉆頭驅(qū)動(dòng)聯(lián)接短節(jié)兩端加工有內(nèi)外螺紋，下端與鉆頭相聯(lián)，殼體下端的配合通孔和鉆頭驅(qū)動(dòng)聯(lián)接短節(jié)中部的配合段加工成多邊形，聯(lián)接套的下端加工有內(nèi)螺紋，與鉆頭驅(qū)動(dòng)聯(lián)接短節(jié)相聯(lián)，在聯(lián)接套中部，螺紋上端，加工有錐形閥座，在錐形閥座的表面加工有導(dǎo)流槽，聯(lián)接套的上端腔體呈圓柱狀，鉆頭驅(qū)動(dòng)聯(lián)接短節(jié)由殼體下端配裝入殼體下端的配