流体机械

项目	参数
喷枪型号	常规/新型
入口压力/MPa	10，15，20，25，30

项目	参数
喷枪型号	常规/新型
入口压力/MPa	10，15，20，25，30

基于多重空化协同作用的高效空化射流洗井解堵喷枪设计

李帅霖 ¹ , 黄中伟 ¹ , 郭晨睿 ¹ , 李敬彬 ¹ , 游家庆 ² , 雷浩然 ² , 韩斌虎 ²

流体机械 | 设计计算 2026,54(1): 30-39

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流体机械 |设计计算 2026 , 54 (1) : 30 -39

基于多重空化协同作用的高效空化射流洗井解堵喷枪设计

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李帅霖¹, 黄中伟¹, 郭晨睿¹, 李敬彬¹, 游家庆², 雷浩然², 韩斌虎²

作者信息

¹中国石油大学（北京）油气资源与工程国家重点实验室，北京 102249

²中国石油天然气股份有限公司长庆油田分公司第十一采油厂，甘肃庆阳 745000

通讯作者:

黄中伟（1972），男，博士，教授，国家杰出青年科学基金获得者，主要从事油气钻完并及地热能开发等研究工作，通信地址：102249北京市昌平区府学路18号中国石油大学（北京）油气资源与探测国家重点实验室，E-mail：huangzw@cup.edu.cn。

作者简介:

李帅霖（2001），男，硕士研究生，研究方向为高压水射流技术，E-mail：1220235746@qq.com。

Design of high‑efficiency cavitation jet well‑cleaning and plugging removal gun based on multi‑cavitation synergistic effect

Shuailin LI¹, Zhongwei HUANG¹, Chenrui GUO¹, Jingbin LI¹, Jiaqing YOU², Haoran LEI², Binhu HAN²

Affiliations

¹National Key Laboratory of Petroleum Resources and Engineering，China University of Petroleum（Beijing），Beijing 102249，China

²The 11th Oil Production Plant，Changqing Oilfield Company，CNPC，Qingyang 745000，China

出版时间: 2026-01-30 doi: 10.3969/j.issn.1005-0329.2026.01.005

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摘要

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为提升空化射流洗井解堵喷枪性能，基于多重空化协同作用的设计理念，设计一种具有多重空化协同效应的高效洗井解堵喷枪，并对比分析改进前后喷枪的流场特性。结果表明，新型喷枪性能较常规喷枪显著提升，其每一层喷嘴入口速度提高幅度均在417.65%以上，射流速度相应提升，射流核心段也更长更宽；新型喷枪内部湍流动能峰值降低了26.95%，整体湍流能耗散更少；喷枪壁面冲击压力提升52.59%，射流冲击压力更强；射流冲击区域周围存在环状空化侵蚀区域，新型喷枪的侵蚀区域范围扩大了195.42%；新型喷枪采用非均匀分布策略，首层喷嘴分配50%能量，剩余能量由后两层均分；在10~30 MPa的喷射压力范围内，新型喷枪的壁面冲击压力和空化云面积均随喷射压力呈线性增长趋势。研究结果可为提高空化射流洗井解堵技术的现场应用效果提供理论基础。

关键词

空化射流 / 洗井解堵 / 空化射流解堵喷枪 / 流场特性 / 结构优化

Abstract

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To improve the performance of cavitation jet well‑cleaning and plugging removal guns，based on the design concept of multi‑cavitation synergy，a high‑efficiency well‑cleaning and plugging removal gun with multi‑cavitation synergistic effect was designed，and the flow field characteristics of the improved and conventional guns were comparatively analyzed.The results show that the performance of the new gun is significantly improved compared to the conventional gun，the inlet velocity of each nozzle layer increases by over 417.65%，the jet velocity correspondingly increases，and the jet core segment becomes longer and wider；the peak turbulent kinetic energy inside the new gun decreases by 26.95%，with less overall turbulent energy dissipation；the wall impact pressure of the new gun increases by 52.59%，indicating stronger jet impact；annular cavitation erosion zones exist around the jet impact area，and the erosion zone of the new gun expands by 195.42%；the new gun adopts a non‑uniform distribution strategy，with the first layer nozzles allocating 50% of the energy and the remaining energy equally distributed between the latter two layers；within the injection pressure range of 10~30 MPa，both the wall impact pressure and the cavitation cloud area of the new gun exhibit a linear growth trend with injection pressure.The research results can provide a theoretical basis for enhancing the field application effectiveness of cavitation jet well‑cleaning and plugging removal technology.

Key words

cavitation jet / well‑cleaning and plugging removal / cavitation jet plugging removal gun / flow field characteristics / structural optimization

引用本文

李帅霖, 黄中伟, 郭晨睿, 李敬彬, 游家庆, 雷浩然, 韩斌虎. 基于多重空化协同作用的高效空化射流洗井解堵喷枪设计. 流体机械, 2026 , 54 (1) : 30 -39 . DOI: 10.3969/j.issn.1005-0329.2026.01.005

Shuailin LI, Zhongwei HUANG, Chenrui GUO, Jingbin LI, Jiaqing YOU, Haoran LEI, Binhu HAN. Design of high‑efficiency cavitation jet well‑cleaning and plugging removal gun based on multi‑cavitation synergistic effect[J]. Fluid Machinery, 2026 , 54 (1) : 30 -39 . DOI: 10.3969/j.issn.1005-0329.2026.01.005

正文

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0　引言

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油气井在生产过程中，常因外来液侵入和地层产液等因素，在井筒和地层中形成结垢堵塞现象^［1］。该问题严重影响油气井的正常生产和产能发挥。洗井解堵技术作为消除地层堵塞、改善渗流通道的关键手段，对保障油气井产能稳定具有不可替代的重要作用。目前常规的洗井解堵技术包括酸化法、超声波法、电磁脉冲法、人工地震法及高能气体压裂法等，但这些方法存在操作复杂或可能造成二次污染等问题^［2-4］。因此，亟需发展一种高效、节能、绿色且工艺简单的解堵方法，以有效恢复老井产能。

空化射流是一种基于空化效应的射流技术，其通过特定结构设计的喷嘴，使高压水流在喷射过程中形成含气多相流体系，并利用流场中气泡周期性生成、发展至溃灭的动态过程，在目标物体表面产生瞬时高能冲击波^［5-6］与微射流冲击效应^［7-8］，从而提高射流的清洗、切割或破碎性能^［9-12］。李根生等^［13］率先提出并研发了空化射流洗井解堵技术，将空化射流技术与油气井洗井解堵工程需求相结合。该技术通过自振空化射流在井下近井地带构建多场耦合作用环境，同步产生低频水力冲击、高频水力振荡及空化噪声（含超声波频段）等复合物理效应，实现对地层堵塞物的高效清除与渗流通道的精准重构。现场应用数据表明，该技术可使单井原油产量平均提升20%~30%，具有显著的增产效果与工程应用价值。

空化射流喷嘴与射流解堵喷枪是空化射流洗井解堵技术的核心部件^［14-16］。张德斌等^［17］对围压下自振空化射流的压力特性进行了试验研究，结果表明其脉动频率基本不随围压、压降和喷距的变化而改变。朱成龙^［18］对空化现象和空化泡演变过程进行研究，基于流体动力学对3种空化喷嘴进行了模拟试验，为空化效应应用于油气井增产提供了理论依据。周传喜等^［19］建立了空化喷嘴计算模型，开展了不同脉冲射流类型、幅值和周期下的空化特性研究，揭示了脉冲射流对空化效果的影响规律。在结构优化方面，蔡腾飞等^［20］通过试验对比不同出口结构参数的风琴管空化射流喷嘴，发现流道长度对空化作用影响最大，扩口长度次之，并确定了喷嘴出口参数的最佳取值范围。李敬彬等^［21］通过数值模拟研究了空化射流喷嘴的流场特性，并对喷嘴结构进行了优化。然而，面对复杂多变的实际应用场景，作为空化射流技术核心组件的射流解堵喷枪，其结构设计长期缺乏创新性优化，在一定程度上限制了其性能的充分发挥。因此，对射流解堵喷枪结构进行优化，已成为当前亟待解决的关键问题。

为提升空化射流洗井解堵效果，本文对空化射流洗井解堵喷枪进行了创新设计，采用计算流体力学数值模拟方法，系统研究改进前后喷枪的流场特性，并进一步探究不同喷射压力对壁面冲击压力和空化云面积的影响规律，为空化射流洗井解堵技术提供一种新的工具结构方案。

1　多重空化协同作用的洗井解堵喷枪设计

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1.1　多重空化协同作用设计理念

在石油天然气领域，随着油气勘探开发逐步向深层-超深层地质构造推进，现有功率条件下传统地面高压泵送系统的固有技术参数，已难以同时满足井下极端工况对泵注压力梯度与排量系数的双重需求。

针对这一挑战，GUO等^［22-23］引入多重空化协同理念，即在单一结构中集成多个空化诱发单元，从而增强空化效应。例如，结合Helmholtz型空化射流喷嘴（HCJN）与角型空化射流喷嘴的特点，设计了角型Helmholtz空化射流喷嘴（AHCJN）。初步研究结果显示，在相同工况下，AHCJN能够有效增强空化射流的自激脉动强度与破岩性能。与HCJN相比，AHCJN的喷射钻孔直径增大了2.2%，孔深增加了21.7%，侵蚀质量提高了28.8%。

1.2　多重空化协同作用的洗井解堵喷枪结构

图1示出空化射流洗井解堵喷枪的几何模型。常规直射流喷枪参照现场实际工具样式，设计为周向均匀分布15个出口直径为3 mm的空化射流喷嘴；基于多重空化协同作用理念，本研究在常规喷枪结构基础上创新性地提出一种新型空化射流喷枪结构。该多重空化协同洗井解堵喷枪的设计，是在喷枪内部沿垂直方向内置一个风琴管式谐振腔（一级谐振腔）。由于集成了一级谐振腔，喷枪下部的内径相应减小，从而可在该区域额外容纳另一个风琴管式谐振腔（二级谐振腔）。风琴管式谐振腔形状规则、结构简单，加工难度低，易于实现。此外，结合空化射流喷嘴安装孔内嵌的角型-Helmholtz空化射流喷嘴谐振腔（三级谐振腔），共同构成多重空化协同作用的复合结构，可大幅增加空化泡数量，提升空化效果，确保工具顺利除垢，显著提高洗井作业效率。

2　喷枪流场模型

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2.1　计算域

喷嘴出口至冲击壁面的距离是影响射流冲击特性的重要参数，称为喷距H。通常以实际喷距H与喷嘴出口当量直径d的比值作为无因次喷距n^［24］。喷枪外径设定为108 mm。基于前文关于外流场规模的讨论，为充分对比2种喷枪的射流特性，外流场尺寸设定为10倍无因次喷距，即喷射距离30 mm，以模拟工具在6-1/2寸井眼中的工作状态，最终计算域如图2所示。

2.2　网格划分与网格无关性验证

在CFD数值模拟中，网格尺度对迭代计算的收敛性、结果精度及计算效率均有显著影响^［25］。由于喷枪结构呈现非对称三维复杂构型，传统网格划分方法难以满足高质量网格剖分的要求。本研究采用Poly-Hexcore网格策略对计算域进行离散，通过设置不同加密尺寸（1，0.4，0.2，0.15 mm）划分网格，对应的网格数分别为4 079 071，7 202 991，10 727 020和14 549 745。在相同求解设置条件下，不同网格数对应的射流喷枪喷嘴出口速度径向分布如图3所示。

图4示出最优网格划分方案下计算域的网格离散示意。当网格数量超过10 727 020后，出口径向速度分布趋于一致，表明网格已充分细化，继续增加网格数量对结果无明显改善。因此，选取网格数量为10 727 020的划分方案作为最优网格方案，并基于此开展后续计算与分析。在该方案下，空化射流喷枪与多重空化射流喷枪的网格数量分别为10 727 020和12 520 908，网格质量分别为0.986和0.988。

2.3　控制方程

为准确模拟空化射流在喷枪内的流场特性，需选用适配的多相流模型、湍流模型及空化模型。

2.3.1　多相流模型

考虑到喷枪内流场的复杂性，选用Mixture模型进行多相流计算。Mixture连续性方程可表示为：

∂ ∂ t (ρ m) + ∂ ∂ x j (ρ m u j) = 0

（1）

Mixture动量方程可表示为：

∂ ∂ t (ρ m u i) + ∂ ∂ x j (ρ m u i u j) = - ∂ P ∂ x i + ∂ τ i j ∂ x j

（2）

式中，t为时间，s；ρ_m为混合物密度，kg/m³；u_i，u_j分别为i，j方向的速度，m/s；x_i和x_j分别为i和j方向的空间坐标，m；P为混合压力，Pa；τ_ij为黏性张量，Pa。

2.3.2　空化模型

采用Schnerr and Sauer模型模拟喷枪内的空化现象。在空化现象中，液-气传质过程（蒸发与冷凝）可由蒸汽输运控制方程表述，其表达式如下：

∂ ∂ t (α v ρ v) + ∂ ∂ x j (α v ρ v u j) = R e - R c

（3）

蒸发过程方程可以表示为：

R e = ρ v ρ l ρ m α v (1 - α v) 3 R 2 (P v - P ∞) 3 ρ l

（4）

冷凝过程方程可以表示为：

R c = ρ v ρ l ρ m α v (1 - α v) 3 R 2 (P ∞ - P v) 3 ρ l

（5）

式中，α_v为蒸汽体积分数；ρ_l和ρ_v分别为液体和蒸汽的密度，kg/m³；R_e和R_c分别为气泡的蒸发和冷凝的质量转移率，kg/（m³·s）；P_v和P_∞分别为饱和蒸汽压和局部远场压力，Pa；R为气泡半径，m。

2.3.3　湍流模型

RNG k-ɛ模型在空化流场的CFD模拟中表现出良好的有效性，其计算结果与实际情况的偏差较小^［26］，故选用该模型进行计算。

湍动能k方程可以表示为：

∂ (ρ k) ∂ t + ∂ (ρ k u i) ∂ x i = ∂ ∂ x j [α k (μ + μ t) ∂ k ∂ x j] + G k + ρ ε

（6）

耗散率ε方程可以表示为：

∂ (ρ k) ∂ t + ∂ (ρ ε u i) ∂ x i = ∂ ∂ x j [α ε (μ + μ t) ∂ ε ∂ x j] + ε k [C 1 ε - η (1 - η / η 0) 1 + β η 3] G k - C 2 ε ρ ε 2 k

（7）

μ t = ρ C μ k 2 ε η = (2 E i j · E i j) 1 / 2 k ε E i j = 12 (∂ u i ∂ x j + ∂ u j ∂ x i)

（8）

式中，k为湍动能，m²/s²；μ为流体黏度，kg/（m·s）；ε为耗散率，m²/s³；

α k

和

α ε

分别是湍流动能k和耗散率ε的有效湍流普朗特数的倒数，取值为1.39和1.39；G_k为平均速度梯度产生的湍流动能，m²/s²；μ_t为湍动黏度，Pa·s；E_ij为时均应变率，s^-1；

C 1 ε

，

C 2 ε

，

C μ

，

η 0

及β为经验常数，取值为1.42，1.680，0.084 5，4.377和0.012。

2.4　求解方法设置与模拟方案

对2种喷枪在相同条件下进行数值模拟。喷枪入口设为压力入口，压力值为20.0 MPa；出口设为压力出口，压力值为0.1 MPa。喷嘴壁面设置为无滑移壁面条件，忽略滑移速度。水的密度设为1 000 kg/m³，黏度为0.001 Pa·s，饱和蒸气压设为3 540 Pa（300 K）。

基于Fluent平台，控制方程的离散采用SIMPLEC算法与有限体积法。其中，连续性方程的压力插值采用PRESTO！格式，其余各项采用二阶迎风格式离散。收敛精度设为10^-6。为满足计算过程中Courant数小于1的条件，计算步长设为10^-6 s，每个时间步内迭代100次，以提高计算精度并增强收敛效果。

下文将系统对比常规喷枪与新型喷枪之间的性能差异，并对新型喷枪的最优入口压力进行研究。具体数值模拟参数设计方案如表1所示。

3　模型验证

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3.1　试验装置

射流流场形态通过连续破岩试验装置进行记录^［27］，如图5所示。该装置包括起重系统、控制面板、数据采集系统、高压泵系统、射流破岩系统及射流试验机架等辅助部分，具备高压下连续送进功能。试验装置的送进距离≤0.5 m，进料速度为0~0.5 m/s，耐压能力为60 MPa；夹持装置适用于尺寸≤300 mm×300 mm×300 mm的岩样。此外，装置配备控制系统，可精确定位喷嘴位置，并实时存储射流压力、流量等数据。

3.2　模型验证

在前期研究中，已通过对比试验测得的射流扩散角与数值模拟结果，验证了模型的可靠性^［22-23］。如图6所示，在20 MPa非淹没条件下，射流扩散角的试验测量值为37.4°，数值模拟计算值为35.9°，两者相对误差为4.01%。表明数值模型具有较好的可靠性与准确性。

4　结果与讨论

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4.1　速度特性分析

图7示出不同喷枪结构横剖面上的速度场分布特征。对比图7（a）（d）可见，新型喷枪第一层中心区域存在明显的流体高速区；常规喷枪第一层射流核心区的宽度与长度均小于新型喷枪，且新型喷枪第一层射流核心区前沿已基本接触壁面；常规喷枪的射流速度略低于新型喷枪。相较于常规喷枪，新型喷枪在射流接触壁面前的能量耗散更少，可将更多动能传递至壁面，从而实现更强的冲击效果。对比图7（b）（e）与图7（c）（f）可知，常规喷枪第二层射流速度仍略低于新型喷枪，第三层速度与新型喷枪基本持平；同时，常规喷枪射流核心区的衰减速率依然高于新型喷枪，新型喷枪射流核心区的长度与宽度均大于常规喷枪，且其核心区前沿仍接近壁面，有利于动能更有效地作用于壁面。对比常规喷枪的第一、二、三层可见，其各层最大射流速度基本保持稳定，射流核心段的长度与宽度也基本一致。综上，新型喷枪相较于常规喷枪具有更长更宽的射流核心段，能更有效地将动能传递至井壁。

图8示出流场稳定后同一时刻不同喷枪纵剖面的速度对比曲线。由图可见，常规喷枪在进入喷嘴前未形成流体高速区，而新型喷枪在一级谐振腔与第一层喷嘴之间形成了稳定的高速流体区。在轴向上，新型喷枪的流体速度在进入一级谐振腔前由4.94 m/s提升102.43%至第一个小峰值10 m/s，随后下降15.7%并稳定于8.43 m/s；经过一级谐振腔后，流体速度大幅提升220.28%至最高值27 m/s；经第一层喷嘴后，速度降低51.85%至13 m/s；经第二层喷嘴后，速度降低24.48%至6.39 m/s；经第三层喷嘴后，速度降至0。

常规喷枪的流体速度在第一、二、三层喷嘴前始终稳定在4.68 m/s，经第一层喷嘴后速度下降33.76%至3.1 m/s，经第二层喷嘴后下降33.55%至1.53 m/s，经第三层喷嘴后降至0 m/s。新型喷枪的流体能量在第一层喷嘴处耗散51.85%，剩余能量在第二、三层喷嘴均分。因此，对应图7（d）可见，新型喷枪在第一层喷嘴处的核心射流段宽度与长度均显著高于第二、三层喷嘴，此现象也与图8中新型喷枪的能量耗散分布相互印证。常规喷枪的能量则均匀耗散于各层喷嘴。值得注意的是，新型喷枪在各对应位置的流体速度始终高于常规喷枪，其中，第一层喷嘴处的速度差异最大，新型喷枪流速可达常规喷枪的5.77倍；即使大部分能量已在第一层喷嘴处耗散，其在第二、三层喷嘴处的流速仍可达到常规喷枪的4倍以上。综上，新型喷枪的结构改进对流体速度提升效果显著。

4.2　湍流能分析

图9示出不同喷枪的湍流动能对比。根据数值模拟数据，新型喷枪在壁面处的湍流动能峰值由常规喷枪的203.7 m²/s²降低至148.8 m²/s²，降幅约为26.95%。更低的湍流动能峰值表明新型喷枪的能量耗散更少。同时，新型喷枪的湍流动能区域范围较常规喷枪更小，进一步说明其在射流过程中的能量损失更少，这与图8所示新型喷枪能量耗散较低、射流核心段更长的特征相互印证。在长时间连续洗井作业中，新型喷枪能够有效降低泵的能耗，从而减少作业成本。此外，较低且分布更均匀的湍流动能有助于减轻洗井液对喷枪内部流道、喷嘴及连接部件的冲刷磨损，因此，新型喷枪预期比常规喷枪具有更长的使用寿命。

4.3　冲击特性分析

图10示出不同喷枪的冲击特性对比，图11示出其冲击压力对比。根据数值模拟数据，新型喷枪对壁面的冲击压力由常规喷枪的13.5 MPa提升至20.6 MPa，为常规喷枪的152.59%。更高的冲击压力有助于提升空化射流洗井效率，从而进一步提高新型喷枪的除垢性能。结合压力云图的局部放大对比可见，在相同工况下，新型喷枪各层喷嘴在壁面产生的冲击压力均显著高于传统喷枪同层喷嘴。该压力差异与前述冲击速度对比结果一致，对井下清洗与除垢作业具有重要意义。

4.4　空化特性分析

图12，图13示出不同喷枪环形壁面空化特性和空化面积对比。空化侵蚀区域面积指因空化现象导致材料表面发生侵蚀破坏的区域大小。数值模拟结果显示，新型喷枪对壁面的空化侵蚀区域面积由常规喷枪的153 mm²提升至452 mm²，达到常规喷枪的295.42%。

气相体积分数指多相流体系中气相体积占总体积的比例。新型喷枪的气相体积分数最大值为74.3%，高于常规喷枪的63.9%，表明新型喷枪不仅在空化侵蚀区域面积上更大，其空化发生的剧烈程度也更高，因此具备更优的除垢与清洗能力。

对比图12（a）（b）可见，2种喷枪均能在壁面形成覆盖全周向的空化区域。常规喷枪各层喷嘴均可在壁面产生环形空化域，而基于多重空化协同作用的新型喷枪仅在中层喷嘴处形成环形空化域，但其整体空化域范围显著扩大，有效增强了空化效应。

图14示出不同喷枪截面空化特性的对比。对比图14（a）（b）可见，常规喷枪与新型喷枪的空化主要产生区域均位于Helmholtz型空化射流喷嘴位置及喷嘴对应的近壁面区域；常规喷枪的空化区域呈现明显对称分布，新型喷枪同样具有该特征，且空化区域面积更大。尽管新型喷枪纵截面上的气相体积分数与常规喷枪基本相当，但常规喷枪的空化区域与壁面接触面积远小于新型喷枪。常规喷枪的空化区域自喷嘴呈放射状扩展，仅放射状末端与壁面接触；而新型喷枪在喷嘴出口处即形成连续的空化区域，并一直延伸至近壁面处，同时因漫流作用使空化沿壁面向喷嘴两侧显著扩展，从而使新型喷枪的除垢与清洗能力显著优于常规喷枪。

4.5　不同压力对新型喷枪的影响

图15示出冲击压力随喷射压力的变化趋势。结果表明，随着喷射压力从10 MPa增加至30 MPa，冲击压力由6.465 MPa增至27.235 MPa，增长幅度为421.27%。在10~30 MPa范围内，冲击峰值压力随喷射压力的增加呈现明显的线性增长趋势，线性拟合的相关系数R²=0.983。

进一步分析入口压力变化对冲击峰值压力的影响机理发现：喷射压力的提高使得全流段流体流速上升，喷嘴出口流速相应增大，从而增强了射流对壁面的冲击压力；同时，由于喷枪结构参数保持不变，流体的沿程压损基本按相同比例变化，最终导致冲击压力随喷射压力呈线性增加趋势。

图16示出了空化云面积随喷射压力的变化趋势。可以看出，随着喷射压力从10 MPa增至30 MPa，空化云面积由140.859 mm²增加至457.37 mm²，增长幅度为324.7%。在10~30 MPa范围内，空化云面积随喷射压力的升高呈现明显的线性增长趋势，线性拟合相关系数R²=0.996。随着喷射压力增大，空化效应逐步增强。较高的喷射压力显著提升了射流动能，同时空化数随喷射压力升高而降低，从0.02减小至0.003。根据空化基础理论，空化数越小，流场中越容易发生空化现象。随着空化数减小，气泡的生成、膨胀与溃灭过程也更为剧烈。

综上所述，在现场作业中，建议在确保设备安全与运行效率的前提下，尽可能提高喷射压力，以最大程度增强空化效应。

5　结论

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（1）新型喷枪在射流速度、湍流动能、冲击压力及空化云面积等关键指标上均显著优于常规喷枪，该结构有望为空化射流洗井解堵技术提供一种新型工具方案。

（2）与常规喷枪各层喷嘴能量均分的分配模式相比，改进后的喷枪能量更加集中于第一层喷嘴。同时，新型喷枪各层喷嘴的射流速度与核心段长度均大于常规喷枪，可产生更强的冲击效果。

（3）在相同工况下，新型喷枪的湍流动能峰值更低，降幅达26.95%，整体湍流更稳定；射流冲击压力提升52.59%；空泡作用范围扩大195.42%，且空化效应更为剧烈，可显著提高除垢与清洗效率。

（4）壁面冲击压力与空化云面积均随喷射压力的增加呈线性增长趋势。当喷射压力从10 MPa升至30 MPa时，壁面冲击压力与空化云面积分别增长421.27%和324.7%。在试验条件下，最优喷射压力为30 MPa。

参考文献

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文献

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2026年第54卷第1期

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doi: 10.3969/j.issn.1005-0329.2026.01.005

接收时间：2025-05-22
首发时间：2026-10-22
出版时间：2026-01-30

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出版历史

收稿日期：2025-05-22
修回日期：2025-10-28

基金

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¹中国石油大学（北京）油气资源与工程国家重点实验室，北京 102249

²中国石油天然气股份有限公司长庆油田分公司第十一采油厂，甘肃庆阳 745000

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2种不同金属材料的力学参数

科 Family	属数 Number of genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)	属 Genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)
鹅膏菌科Amanitaceae	2	11	5.26	鹅膏菌属 Amanita	10	4.78
小菇科 Mycenaceae	2	12	5.74	丝盖伞属 Inocybe	5	2.39
多孔菌科 Polyporaceae	8	14	6.70	蜡蘑属 Laccaria	5	2.39
红菇科 Russulaceae	3	23	11.00	小皮伞属 Marasmius	6	2.87
				小菇属 Mycena	11	5.26
				光柄菇属 Pluteus	5	2.39
				红菇属 Russula	17	8.13
				栓菌属 Trametes	5	2.39

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