半主动控制液力悬置的模拟和实验研究

设计了开发了一种阻尼可调式半主动控制液力悬置,通过调节惯性通这截面积可以改变减振器动刚度和滞后角的峰值发生频率和最大峰值的幅值,从而达到改变减振器动特性的目的,双层隔振实验台上的实验结果表明在输入激励幅值不变的情况下,通过改变惯性通道的截面积可以在各种激振频率下得到最佳的隔振效果,在实际应用中可以根据发动机的实际转速实时调节减振器的惯性通道截面积,从而达到最佳的隔振效果。     

同心环形缝隙流理论研究

在液压技术问题的分析,研究和工程计算中,经常要用到流体力学中的同心环形缝隙流理论,即流量—压力差公式Q=πdh3Δp/12μL;而通常的研究中并未对这一公式由来作过严格的数学分析,只是根据平行板(平面)压差流理论作出变通分析而得出的结论。针对上述情况,引用粘性流体力学的普通方程——Navier-Stokes(N-S)方程在圆柱坐标系中形式,考虑到同心环形缝隙流中粘性刀为主导条件,忽略惯性力和质量(重)力,并考虑到流动的对称性,得出了流体运动微分方程,并进一步推导了速度分布和流量压差方程,得出与传统理论相异的结论,供进一步研究作参考。     

机场振动压路机液压系统动态性能检测方法

为改善现阶段液压系统动态性能检测通过选用静态检测时的技术指标与准确性指标,把检测到的瞬时值看作常量静态检测数据,得到的动态性能检测结果不合理,不适于动态性能检测的问题。为此,提出一种新的机场振动压路机液压系统动态性能检测方法。通过分析机场振动压路机液压系统控制原理,对振动压路机液压系统动态性能进行分析,在此基础上,设计一种机场振动压路机液压系统动态性能检测系统,将传感器看作数据采集元件,通过涡轮流量计对流量进行采集,利用提取输出电压信号随加载压力改变的特点,间接检测外界压力信号值,通过最小二乘法获取采集数字量与实际压力信号建的映射关系,对压力信号进行标定,通过A/D转换卡把仿真信号转换成数字信号传输至PC机,利用计算机软件完成数据分析和处理,研究出液压系统动态性能检测方法。结果表明,所提方法检测结果可靠,误差低。可见所提方法能够有效对动态性能进行检测。     

水的黏度变化对低速大扭矩水压马达柱塞副泄漏流量的影响

为了提高低速大扭矩水压马达的容积效率,定量分析了水黏度对柱塞副泄漏流量损失的影响。首先根据水压马达实际运行状态确定了柱塞副的初始设计参数和水的性能参数,计算了定黏度下不同间隙、不同偏心距时的柱塞副泄漏流量。然后基于温升与压降的关系、黏温方程、黏压方程及流量方程,建立了变黏度条件下,水压马达在低速及高速情况下,柱塞副与转子缸孔同心及偏心时,柱塞副泄漏流量损失的数学模型。最后以环形间隙大小、偏心距和压差作为柱塞副的性能指标,详细分析了水的黏度对柱塞副泄漏流量的影响。研究表明:低速同心下,增大间隙2~10μm,减小水黏度,柱塞副的最大泄漏流量由0.002L/min增大至0.250 3L/min;高速同心下,柱塞副的最大泄漏流量由0.020 4L/min增大至0.261 1L/min。低速偏心下,增大偏心距1~4μm,减小水黏度,柱塞副的最大泄漏流量由0.017 5L/min增大至0.040 1L/min;高速偏心下,柱塞副的最大泄漏流量由0.021 9L/min增大至0.044 4L/min。因此,减小柱塞转子副的间隙,减小偏心距,增大水的黏度,柱塞副的泄漏流量降低,马达的容积效率提高。     

裂缝性地层水力裂缝非平面延伸模拟

受天然裂缝作用影响,裂缝性地层的水力裂缝可能延伸为多分支、非平面的复杂裂缝体系,这与均质地层压裂产生的对称双翼平面裂缝具有巨大的差异。由于常规水力裂缝延伸模型无法用于模拟裂缝性地层中水力裂缝非平面延伸的裂缝形态和裂缝几何,为此,基于水力裂缝相交天然裂缝转向延伸路径的等效平面裂缝思想,建立了水力裂缝非平面转向延伸的数学模型,并推导了相应的数值求解方法。模拟计算表明,当水力裂缝沿天然裂缝转向延伸时,水力裂缝缝宽在延伸路径上表现为非连续分布,在转向延伸段突变减小,受缝宽减小节流效应影响,井底流体压力升高。影响因素分析表明,水平地应力差和逼近角越大,转向延伸段缝宽越小,对支撑剂输送限制越大;施工排量和压裂液黏度越高,包括转向延伸段在内,整个延伸裂缝段的缝宽越大,支撑剂在裂缝内的运移越容易,压裂施工风险越低。研究为认识裂缝性地层水力裂缝非平面延伸特征提供了思路和方法,为裂缝性地层压裂设计提供了理论依据,具有重要的理论价值和现实意义。     

控制棒水压驱动机构单缸步进动态过程

针对控制棒水压驱动机构单个水压缸的步进性能,通过实验获得了水压缸步进的动态过程。结合水压缸的结构特点,分析了步进过程的动态机理和特征动态参数随配重的变化规律。结果表明:水压缸步升动态流量峰值是由于水压缸内套步升到上止点,内套上升导致缸内容积增大而引入的附加流量达到最大值所致,该点与步升压力动态曲线拐点相对应;步降动态流量峰值是由于水压缸内套步降到下止点,内套下落而引起的出缸流量达到最大值所致。该分析为水压缸步进动态过程理论建模以及水压缸密封结构泄漏流阻的研究提供了依据。     

热示踪法测量流体流量的研究

介结了一种热示踪法测量流体流量的原理及热示踪流量计的设计方法 .该方法利用脉冲状热流体通过固定距离所用时间来间接测量流体流量 :首先由一个热激励器在周围流体中产生脉冲状热流团 ,热流团随流体运动过程中经过一个特殊的温度传感器阵列时 ,流体的温差将引起传感器的信号突变 ,形成标记脉冲 ;通过判断标记脉冲出现的时间可以确定流体平均流速 ,进而得到流体流量 .针对引起流量测量误差的原因进行了分析并提出了相应的改进建议和实际应用要求 .通过室内模拟实验表明 ,该方法适用于层流状流体 ,尤其适用于较高粘度流体的流量测量     

压裂液黏度对水力压裂破裂压力及破裂形态的影响

随着非常规油气开发需求的增加,水力压裂技术作为油气增产的关键技术受到广泛关注。根据现场压裂结果显示,压裂液黏度作为易于调整的工程参数会对储层改造效率造成重大影响。为了探究压裂液粘度对水力压裂效率的影响,系统开展了不同压裂液黏度作用下砂岩室内水力压裂试验,,揭示了压裂液黏度对水力压裂破裂压力、破坏形态的影响及内在机理。试验结果表明：低粘度压裂液将产生两翼平直窄裂缝,高黏度压裂液将形成单翼宽裂缝或分支裂缝。随着压裂液黏度升高,水力压裂过程中由于滤失产生的孔隙压力减小,破裂压力升高。本文通过试验结果得到了考虑压裂液黏度的计算式,对水力压裂参数设计具有指导意义。     

控制棒水压驱动机构水压缸步升压力变化过程

水压缸是核反应堆控制棒水压驱动机构的重要部分。建立了入缸流体能量方程和水压缸密封流动阻力方程,得到了理论模型。用该模型进行了水压缸步升压力变化过程理论分析。理论动态压力曲线很好地符合了实验曲线。结果表明:随着驱动压力的降低,水压缸步升前充压过程、步升增压过程和步升至顶端后压力变化过程所需时间逐渐增加,且步升增压过程终点压力逐渐减少。该研究结果为获得控制棒水压驱动系统的步进时间提供了理论基础。     

差压式智能流量计系统设计

利用微处理器对化工计量中广泛采用的差压式流量计进行了技术改造.将微处理器引入传统的差压式流量计中,可使原有的流量计量系统升级为实时补偿的智能流量计量系统.由于革除了机械记录系统,使原有的计量检测系统精度得以提高.同时,改造后的系统具有较高的性能与价格比.     

浮子流量计三维湍流流场的数值研究

依据湍流模式理论以及计算流体力学(CFD)，实现了对浮子流量计三维湍流流场的数值研究，提出利用“浮子受力平衡度误差分析法”控制计算精度，通过对流量计速度场、压力场的数值研究，获得浮子受力及流量计的流量值，通过数值模拟与物理实验的对比，得出模拟计算的流量最大满度误差为3．4％，平均满度误差为1．77％，而经典设计流量最大满度误差为23．7％，平均满度误差为8．9％。     

基于静压差法的流量测量方法

节流式流量计在流量参数计量中占有重要地位,但是普遍存在节流损失大、量程比小、直管段要求高等缺陷。通过对静压差流量测量方法以及管道约束条件对流量测量影响的研究,提出了一种基于改进静压差法的流量测量方法。利用引进的管道约束条件,结合静压差法及流体流动参数,建立了基于支持向量机的流量测量模型。通过与传统节流式流量计(标准的孔板)的比较实验,表明了该方法没有节流损失,流量测量范围宽,流体流量的测量精度可以达到2%以内,适合于工业参数的实际测量。     

间歇注气抽采煤层气井注气量与采收率分析研究

水力压裂煤层、注气提高煤层气采收率等生产工艺过程中,煤层中流体的运动是多相多组分流体的扩散渗流。假定煤层为孔隙裂隙二重介质,孔隙中只存在吸附状态气相,裂隙是气、水共存空间,孔隙与裂隙之间气体的交换量是渗流场中的质量源。试验研究了质量源与时间和煤层结构的关系,测定了吸附置换速率的衰减系数。应用多孔介质中扩散渗流理论,再运用质量连续方程,导出了多相多组分流体的扩散渗流微分方程。忽略占煤层中气体总量百分比很小的游离状态气体在微分方程中随时间变化,从而求出了单井间歇注气抽采煤层气井在注气过程注气量的近似表达式。分析解表明注入气体流量与注入气体压力和煤层气初始压力之差、竞争吸附置换速率成正比;煤层渗透率越大、煤层气和注入气体的混合粘性越小,吸附竞争置换速率越小和注气抽采煤层气效果越差;注气抽采煤层气工艺适合低透气性煤层。     

液力透平的数值计算与试验

设计了液力透平试验台,对一单级液力透平进行了试验,得到了外特性曲线.采用全流场和结构化网格技术对液力透平内部流动进行了数值计算.分析了液力透平在不同流量下的压力场和速度场,得到了内部流场的分布规律.应用速度三角形对液力透平叶轮和尾水管内部速度场随流量变化规律进行了研究.结果表明:离心泵反转可用作透平运行,并具有较高的效率;最高效率的数值计算与试验结果相对误差为4.85％;透平内部的压力从蜗壳进口经叶轮到尾水管逐渐减小,进出口压差随流量增加而逐渐增加;在透平叶片背面和工作面存在漩涡区域,漩涡位置和区域大小随流量而变化;在尾水管横截面上存在的圆周速度分量随流量而变化.     

高精度多功能液压试验台研制

针对现有液压试验台所存在的主要问题，提出了分布式计算机数据采集、三闭环油温控制、单片机测重法微泄漏流量测试、双通道伺服阀动态测试等技术策略，介绍了所研制的高精度多功能液压试验台的主要特点及部分实测结果。     

欠尺寸稳定器环空流场特性模拟

欠尺寸稳定器在页岩气导向钻井中具有控制井眼轨迹、降低摩阻/扭矩、减少钻具阻卡的风险和改善井眼清洁
状况等多重作用,但欠尺寸螺旋稳定器作用下的环空流场特性和作用机理并不完善。为此,采用时均紊流黏性模型法和
Realizable k–ε 湍流模型,对欠尺寸螺旋稳定器环空流体流动特性进行了数值仿真模拟。模拟结果表明,在稳定器环空
入口段的环空流动较稳定,靠近稳定器位置开始出现扰动;在稳定器环空中下游（稳定器外侧和出口段）环空流速、总压
力和动压力的分布均出现了3 个轴对称的流动区域,该流动区域的形成、发展和分布规律基本呈螺旋状,这种螺旋流动
状态有利清除井壁岩屑床;而且该段流场涡量较大,流动迹线的发展也极不规律,即稳定器的螺旋结构导致流体发生绕
流,绕流时形成了大量的漩涡流动,伴随产生了较大的动压力,而动压力诱发的激振力会加剧钻柱的振动。     

管道碳纤维补强的打压试验研究

为了分析验证碳纤维复合材料对管道的补强效果,制备出带有壁厚减薄缺陷的圆筒试件,并对圆筒试件进行了碳纤维复合材料补强处理,利用高压爆破试验装置进行了打压试验,试验结果表明：经过补强的圆筒试件的屈服压力远高于完整圆筒试件,而且补强试件的爆破压力也高于完整圆筒试件,补强效果很好,说明碳纤维复合材料完全适用于管道缺陷的修复补强。     

地层塑性对水力压裂裂缝扩展的影响

在具有塑性特征的地层中,岩石的塑性变形对水力压裂裂缝形态的影响显著,传统压裂模型大多未考虑塑性对裂缝起裂和延伸的影响。因此,考虑地层岩石弹塑性变形、粘性压裂液流动与裂缝扩展的非线性耦合,建立了弹塑性地层中压裂裂缝扩展的数值计算模型,对弹塑性地层中压裂裂缝扩展行为进行了数值模拟研究,探索了塑性变形对裂缝扩展特性的影响。结果表明弹塑性地层裂缝扩展过程中裂缝尖端附近会产生显著的塑性变形,与仅考虑弹性的计算结果相比,压裂地层所需的裂缝扩展压力更高,且形成的裂缝相对更短、更宽。通过数值模拟计算,分析了地层岩石强度、压裂液粘度及注入速率对地层中压裂裂缝扩展的影响,表明地层强度对裂缝扩展行为影响显著,强度越低,塑性变形程度越大,裂缝扩展压力越高,同时裂缝长度越短,宽度越宽。压裂液粘度对裂缝扩展影响相对较小,而在总注入流量相同的情况下,压裂液注入速率对裂缝扩展的影响不明显。     

与输出变量相关的非线性三阶系统运动行为

对三通阀控制液压缸的研究,主要采用传递函数来建立其数学模型。这种方法将稳定性局限于工作点附近,且不适合用于讨论全工作范围内的系统稳定性,以及系统结构参数变化对系统带来的影响。为了突出液压缸容腔中油液体积变化对系统非线性的影响,这里采用将阀口流量方程表达成增量形式,利用流量连续性方程和液压缸负载动力学方程,建立了适合于全工作范围的阀控缸系统数学模型;并以此建立了与输出变量相关的三阶非线性微分方程。借助状态空间表达式的方法,对方程进行研究,讨论了方程的李亚谱若夫意义稳定性;并侧重讨论了系统输出量运动行为中的极限环和初值敏感行为。结果表明:液压缸容积随位移这一输出量变化是导致阀控缸系统非线性重要因素;并在各阶微分系数中均有体现;在平衡点附近,微小的初始值变动会使系统运动行为产生较大变化;方程系数取值在某些特定的范围时,系统运动行为呈现出极限环;最后,确定出方程稳定的系数取值区域。     

双重介质分形油藏非线性流动分析

在非线性偏微分方程中 ,根据弱可压缩液体的假设 ,忽略了二次梯度项 ,这在混气石油和低渗透储层的计算中将产生误差。对于双重分形介质流动系统及其物质平衡方程 ,在保留非线性偏微分方程中所有项的前提下建立了新的双孔模型。采用Douglas Jones方法 ,获得了定产生产和定压生产时分形介质双孔模型的数值解。结果表明 ,对于定产生产 ,油藏参数cLD对非线性影响更敏感 ,线性解和非线性解的偏差约为 10 %。对于定压生产 ,cLD的影响可忽略不计。讨论了液体压缩系数和双重分形介质参数变化时的压力变化规律 ,给出了典型压力曲线。