极性液体电介质旋转椭球极化模型

在油与水的混合电解质中,水比油的极性强,为极性液体电解质．当油中含有少量水时,水以悬浮胶粒状、粒径为1×10-4cm的小水球形式存在于油中．当外电场作用时,油中小水球被极化,它的形状发生改变,在电场方向被拉长而成为椭球,束缚电荷分布在椭球表面．作者对极性液体电介质进行了研究,根据水球被拉长的实际情况和椭球的性质,建立了旋转椭球极化模型,在该模型基础上,把束缚点电荷的电场折合到椭球中心的电场,推导出椭球中心有效极化电场的场强公式,给出了旋转椭球表面束缚电荷在椭球中心的极化电场强度E1″．研究结果表明极化电场强度与旋转椭球的长、短半轴之比的平方有关,呈非线性,比圆球模型的电场强度P/(3ε0)复杂;由旋转椭球极化模型得到的结果用于研究混合电介质的“气桥”或“水桥”击穿现象,更能反映其物理本质．     

电介质椭球内极化场强方向的研究

经推导获得了基于椭球坐标系的电介质,椭球体内极化场强方向与外电场方向之间夹角大小的表达式,对其进行了数值计算,认为对于椭球体而言其体内的极化场强方向并不一定严格和外电场方向相反.     

交变电场频率对弱导电液滴变形及融合的影响

基于相场方法和电荷守恒模型,在OpenFOAM框架下发展了考虑电荷输运的两相流数值方法,系统研究了不同电物性参数条件下交变电场频率对弱导电的单个液滴变形和双液滴融合的影响。结果表明,交变电场频率对单个液滴变形具有显著影响,同时也会影响双液滴的融合时间。当介电常数比Q和导电率比R相等时,单个液滴在交变电场中的平均变形率和等效直流电场中液滴的稳态变形率相等,双液滴融合时间随着频率增加而增加。当Q＞R时,随着频率增大,单个液滴的平均变形率不断增大,双液滴融合时间减少。当Q＜R时,电场频率增大会导致单个液滴平均变形率的减小以及双液滴融合时间增加。     

均匀电介质椭球内极化场强方向与外电场方向的研究

采用椭球坐标系经推导求出了均匀电场中电介质椭球内和椭球外的电势分布，获得了椭球体内极化场强的数学表达式，并计算了极化场强方向与外电场方向的夹角，明确指出文献[1]中关于椭球体内极化场强方向与外电场方向严格相反的结论，必须附加一定条件才能成立．     

均匀电介质椭球内极化场强研究

采用椭球坐标经推导严格求出了均匀外电场中电介质椭球体内的极化场强,明确指出某些教科书关于椭球体内极化场强方向与外电场方向严格相反这一结论是不严谨的.通过采用网格计算方法与变步长相结合,计算了极化场强方向与外电场方向的方向夹角,并分析了该夹角随椭球体3个半轴a、b、c的变化趋势.     

苏25井区产水气井分析及泡沫排水技术应用

随着苏里格气田的开发,地层压力不断下降,气井普遍产水,且大部分井积液状况不明,影响了排水采气的效果。针对苏25井区的生产现状,从压力、产量的变化和气藏物性等方面分析了积液和未积液井的生产特征,未积液井一般物性较好,或处于主砂带内部,生产能力和生产稳定性较好;积液井一般物性较差或处于主砂带附近,生产能力和生产稳定性较差。利用常用的临界携液流量模型--圆球液滴模型和椭球液滴模型,结合井区气井实际生产动态特征,对比了两种模型的计算结果,椭球携液模型与实际情况符合程度较高。简要介绍了目前苏里格气田常用的泡沫排水采气工艺并结合典型井分析了该工艺的效果。     

均匀电介质椭球内的极化场强的求解

采用椭球坐标经推导严格求出了均匀外电场中电介质椭球体内的极化场强,明确指出某些教科书关于椭球体内极化场强方向与外电场方向严格相反这一结论,必须附加一定条件才能成立。通过采用网格计算方法与变步长相结合,计算了极化场强方向与外电场方向的方向夹角,并分析了该夹角随椭球体三半轴a、b、c的变化趋势。     

对均匀电介质椭球内极化场强的研究

采用椭球坐标系经推导严格地求出了均匀电场中电介质椭球内和椭球外的电势分布，获得了椭球体内极化场强的数学表达式，以及极化场强方向与外电场方向之间夹角大小的表达式，并通过编制程序计算作出了该夹角的大小随外电场方向的变化关系图，还分析了此夹角和椭球体的三个半轴之间的关系，指出了某些文献的不妥之处．     

高压脉冲静电破乳过程水滴的破碎临界电场参数

通过显微试验考察水滴在高压高频脉冲电场作用下的极化变形及失稳破碎过程,研究水滴破碎临界场强、占空比及电场频率的变化规律。结果表明:随占空比的增加,作用于水滴的电场能随之增大,同一脉冲周期内电场施加时间增长,水滴破碎临界场强减小;随电场强度的增加,水滴的极化变形效应愈加明显,水滴的变形弛豫时间缩短,破碎临界占空比减小,临界占空比最小值所对应的电场频率逐渐降低;电场强度一定时,随占空比的增大,水滴的破碎临界频率呈现先增大、后减小的趋势;电场强度、占空比及电场频率三者共同决定了水滴的极化弛豫状态、作用于水滴的电场能以及水滴的振荡频率,其交互作用对水滴的破碎具有重要影响。     

介电泳效应的液滴聚结过程与分布

基于Cahn-Hilliard建立Navier-Stokes两相流体动力学和电场Maxwell应力张量法的多物理场耦合模型,用于平行极板型、针型和圆环型电极的液滴聚结仿真.研究结果表明:较强的电场强度诱导分散相液滴聚结耗时较短,液滴链的结构和均匀度受电极形状和电场空间均匀性的影响较大;均匀电场诱导液滴成链较为均匀,并不受液滴数量的影响.在指针型和圆环型电极产生的非均匀电场只能在液滴数量较少的条件下,实现规则液滴链的生成.通过多物理场模型建模,仿真结果能够为静电纺丝、液滴合并、液泡回收等复杂微流体电学控制提供理论基础.     

液晶高分子液滴形变和回缩过程的模拟

得到了描述分散相液晶高分子液滴形变和回缩过程(松驰过程)的理论模型.该模型主要以椭球形变模型为基础,引入了代表有序微区结构的介观尺寸变量和随结构变化的界面张力两个变量.结果表明:修正的理论模型预测值与松弛过程实验结果相吻合,与剪切形变过程实验结果有一定偏差,但比原始的椭球形变模型预测的结果更接近实验值.     

椭球计测定场强的精确计算

依据极化的各向异性,考查电场与场强计金属椭球感生电偶极矩间的力矩,建立椭球在待测电场中的非线性振动方程,计算与振幅有关的振动周期,得出用金属椭球场强计测量电场强度的精确计算公式。分析振幅参数对实验计算的影响,给出确定振幅的实验方法。并同按线性振动处理的计算结果进行对比,反映考虑非线性振动因素对计算精度的提升作用。     

对平行场中导体椭球外电势分布的求解

采用椭球坐标系和分离变量相结合的方法求解拉普拉斯方程，对置于匀强电场中的导体椭球外的电势分布给出了定量描述。     

椭球粒子受光诱导介电泳的数值模型

基于分子动力学提出了一种光诱导介电泳控制椭球粒子运动的数值模型.研究了光电芯片中椭球粒子承受的光诱导介电泳和斯托克斯阻力,采用Runge-Kutta方法计算不同长宽比粒子的自转速度.采用COM SOL有限元计算电场,借助Velocity-Verlet算法模拟了粒子受介电泳的运动轨迹.仿真结果表明,粒子长宽比越大,转速越快;在28,30μm位置处的椭球粒子,受正介电泳力向光斑运动,且沿着电场强度梯度方向行进,最高速度可达到312μm/s.以上仿真的转动速度和运动轨迹都与实验保持了较好的一致性.     

石灰浆液荷电喷雾脱硫流场的数值模拟

为了获得脱硫塔内荷电石灰浆液脱硫率的理论计算方法,开展了荷电气液两相流场的数值模拟.通过试验用脱硫塔内部荷电喷雾脱硫特点的分析,建立了几何模型、静电场模型和两相流模型,通过商用Fluent6.3计算功能的扩展,获得环状电极静电场分布,进而实现感应静电场与两相流场的耦合计算,分析了浆液荷电条件下的两相流场特性及其对脱硫效果的影响.结果表明:电场强度分布基本对称于脱硫塔轴线,随着与电极距离的增加场强衰减迅速;浆液滴荷电使射流区外侧卷吸区域加大,浆液滴速度下降,电极附近射流影响区域变短,有利于加强两相接触和SO2吸收,同向并流的荷电脱硫增益更明显.     

基于广义等效介质激电模型的有限长源频率域一维正演

为研究广义等效介质激电模型(GEMTIP模型)中的极化参数对有限长导线源的频率域响应的影响规律,首先介绍了GEMTIP模型;然后将模型引入有限长导线源频率域测深一维正演中去;进而得到带激电信息的水平电场信号。重点研究了在层状介质条件下不同的极化参数对水平电场影响情况,通过分析发现体积占比对电场值的影响最大,在中高频处异常明显;其次是面积化系数,激电异常在低频处明显;相同极化参数对应的三层地电模型有如下规律:Q型模型的激电异常最大,反映极化层的能力最强,H型模型反映极化层的能力最差,A型和K型则位于两者之间。     

煤的结构模型及其电极化特征的研究

研究了采自四川鱼田堡、南桐和青年等三个煤太和的煤样的大分子结构，建立起了煤的结构模型。在此基础上对煤在外电场的极化特征进行了实验研究和理论分析，结果表明，转向极化和空间极化是引起通过煤样中的电流发生衰减的本质原因，且空间极化是煤极化的主要形式。