赫姆霍尔兹水力振荡器工作原理

1、水力振荡器的工作原理及频率选择作者：水力振荡器的工作原理及频率选择来源：水力振荡器的工作原理及频率选择发布时间：2008/11/13 10:24:07水力振荡器的工作原理及频率选择 水力振荡器的种类不同，其工作原理也不同。现介绍目前国内常用的赫姆霍尔兹(Helmholtz)腔形水力振荡器的工作原理及频率选择。 (1) 工作原理 水力振荡器的振荡作用是在赫姆霍尔兹空腔内发生的。当一股稳定的连续高压水射流由喷嘴 d1射入，穿过一轴对称腔室，经喷嘴 d2喷出时，由于腔室内径 d比射流直径大得多，因此，腔内流体流动速度远小于中央射流速度，在射流与腔内流体的交接面上存在剧烈的剪切运动。如果是理想流体，则

2、在交接面上速度不连续，存在速度间断面。而对于实际流体由于粘性的存在，交接面两侧的流体必然会产生质量交换与能量交换，交接面上速度是连续的，但在其附近存在一个速度梯度很大的区域。在此区域内因剪切流动而产生涡流。由于是轴对称的圆孔射流，故涡流线将构成封闭的圆环，涡流以涡环的形式生成和运动。 在剪切层区产生了涡流，射流中心处(剪切内层)的流速会更高，腔室壁面附近(剪切外层)的流速将更低，根据伯努力方程，内层压力降低，外层压力升高，在压差作用下，促使腔室壁面流体的向心流动，涡旋将随射流向下游移动。 射流剪切层内的有序轴对称扰动(如涡环等)与喷嘴 d2的边缘碰撞时，产生一定频率的压力脉冲，在此区域内引起涡

3、流脉动(这也是一种扰动)。剪切层的内在不稳定性对扰动具有放大作用，但这种放大是有选择的，仅对一定频率范围内的扰动起放大作用，如扰动频率满足这个范围，则该扰动将在剪切层分离和碰撞区之间的射流剪切层得以放大。经过放大的扰动向下游运动，再次与喷嘴 d2的边缘碰撞，又重复上述过程。碰撞产生的扰动逆向传播，实际上是一种信号反馈现象。因此，上述过程构成了一个信号发生、反馈、放大的封闭回路，从而导致剪切层大幅度地振动，甚至波及射流核心，在腔内形成一个脉动压力场。从喷嘴 d2喷出的射流的速度、压力均呈周期性变化，从而形成脉动射流。这种流体动力振荡的产生不需加任何外界控制和激励条件，故称自激振荡。 根据流体流过

4、赫姆霍尔兹空腔时产生的周期性压力振荡频率与射流速度、腔体尺寸的关系，可将赫姆霍尔兹腔内的振荡分为两类流体动力振荡和声谐驻波振荡。 流体动力振荡表现为剪切层自持反馈式振荡，其振荡频率近似与射流速度成正比，而与腔深关系不大；声谐驻波振荡表现为腔室内剪切层中声谐波的强烈耦合作用，即腔室内产生的表现为声波形式的高频压力脉冲信号的反射波与入射波叠加的结果，其振荡频率与速度关系不大，而与腔深近似成正比。水力振荡器申请号/专利号： 01118469本发明涉及一种水力振荡器，包括外壳、驱动装置、推杆和叶片，流体自外壳的一端流入，从另一端流出。叶片放置于外壳内，叶片的高度方向设有通孔，推杆的一端与外壳上方的驱动

5、装置相对固定，有螺纹的另一端从外壳上的槽穿过叶片的通孔后通过螺母与叶片铰接。本发明设计的振荡器结构简单，装卸方便，加工成本低，适于与电动机兼容使用，可满足在低速下运行的要求，无空化产生，基本无运行噪声。申请日：2001年06月01日公开日：2001年10月10日授权公告日：2003年10月08日申请人/专利权人：清华大学申请人地址：北京市海淀区清华园发明设计人：杨帆;唐宏芬;吴玉林专利代理机构：北京清亦华专利事务所代理人：罗文群专利类型：发明专利分类号：F04C9/00点此查看跟该专利相关的 主附图公开说明书授权说明书一种自激式水力振荡器特性的研究及应用张建国 宋硕 马继业 王方 【摘要】：喷

6、注式声波发生器是一种以流体为动力源的自激式水力振荡器,能有效解决油水井生产过程中的地层堵塞问题,提高地层渗透率,恢复油水井正常生产。但是,喷注式声波发生器工作参数的选择不当,往往是导致作业失败的主要原因。通过室内模拟试验,研究了喷注式声波发生器的工作特性,得到了振动频率和振幅同喷嘴直径、谐振腔深和喷距等参数的变化规律,并对其工作参数进行了优化。在孤岛油田进行了现场试验,效果显著,说明该声波发生器在现场施工中具有较好的应用效果及前景。【作者单位】： 中国石油大学(华东)石油工程学院; 【关键词】： 声波 解堵 实验室试验 自激振动 参数优选 孤岛油田 【基金】：国家高技术研究发展计划(“863”

7、计划)“声波防蜡降粘及解堵增产技术研究”(编号:2006AA09Z342)部分研究成果 【分类号】：TE937【DOI】：CNKI:SUN:SYZT.0.2009-05-004【正文快照】： 声波解堵增注是指利用声波发生器在需要处理的地层部位产生机械振动波,通过介质传播到地层中,引起地层内流体和岩石颗粒的振动,以此来解除地层堵塞,疏通流体通道,达到解堵增注的目的1-3。声波解堵增注的成败与否,关键在于声波发生器的工作状态4-5。声波发生器存在三种工射吸球阀式脉冲振动钻井工具射吸球阀式脉冲振动钻井工具，它包括钻头驱动联接短节、联接套、阀球、水力振荡器、壳体及钻柱联接短节，其特征是钻头驱动联接短节两端加工有内外螺纹，下端与钻头相联，壳体下端的配合通孔和钻头驱动联接短节中部的配合段加工成多边形，联接套的下端加工有内螺纹，与钻头驱动联接短节相联，在联接套中部，螺纹上端，加工有锥形阀座，在锥形阀座的表面加工有导流槽，联接套的上端腔体呈圆柱状，钻头驱动联接短节由壳体下端配装入壳体下端的配