梯度强磁场条件下二元不互溶流体界面效应演化

我们通过对二元不互溶流体界面在三维正交梯度磁场下形变规律的力学解析, 得到了两种流体界面高度变化的一般规律. 在实验研究中, 用已知磁化率和密度的标准液体苯分别与密度已知的实验液体, 如氯化铁溶液、硫酸亚铁溶液、硫酸铜溶液和氯化铜溶液组成二元不互溶流体体系, 在相同的水平梯度磁场条件下研究了两种液体界面随液体磁化率不同而发生变化的规律. 我们还研究了不同强度水平梯度磁场下苯与硫酸铜溶液分界面高度的变化规律. 实验结果和理论分析基本一致. 我们对增强摩西效应从力学角度做出了解释, 同时对增强摩西效应的应用前景进行了展望, 提出了一种基于增强摩西效应的磁化率测量新方法.     

松南火山岩气藏流体相态特征研究

松南火山岩气藏流体CO2 含量高,相态变化复杂,特别是近临界区域密度、黏度随温度压力的变化不同于常 规烃类气体,因此,进行了高含CO2 气藏流体相态研究。开展了高含CO2 流体高压物性实验,观测了不同温度压力下 不同CO2 流体的高压物性参数,并观察到在低温条件下高含CO2 流体的近临界现象。在PVT 实验的基础上,分析了 不同CO2 流体的偏差因子、体积系数随压力温度的变化关系。针对含CO2 体系的近临界特征,修正高含CO2 体系状 态方程,分析了近临界区域密度、黏度的变化规律,解释了实验观测中的近临界现象。应用修正高含CO2 体系状态方 程绘制p − T 相图,可对松南气田开采及生产过程中的流体相态特征进行判断。     

双组分纳米流体导热系数研究

采用共混法在氨水中制备了稳定的碳纳米管颗粒悬浮液(双组分纳米流体),并利用瞬态热丝法测量了不同条件下的双组分纳米流体的导热系数,系统研究了颗粒质量分数、氨水质量分数、温度等因素对双组分纳米流体导热系数的影响.实验结果表明,碳纳米管的加入极大地提高了基础液体-氨水的导热系数.在此基础上,结合已有文献中关于纳米流体导热系数的计算模型对双组分纳米流体的导热系数进行了模拟计算,并对模拟数据和实验数据进行了对比.结果发现,通过对模型参数的调整,微对流模型可以准确计算双组分纳米流体的导热系数.     

甲壳胺溶液流变性质研究

研究了甲壳胺溶液中的醋酸和尿素含量的改变对溶液流变参数的影响.研究表明:各种组成的甲壳胺溶液的n均小于1,是切力变稀型流体.调节溶液配比,可改变溶液的流变性质,改善可纺性,并对不同温度和时间下溶液的降解作了讨论.     

基于温度的隔膜超弹性本构模型

为获得复合材料热隔膜预成型中隔膜的基本力学性能参数,在不同温度下进行了隔膜材料的单向拉伸实验;基于连续介质力学超弹性理论和虚功原理,建立了描述隔膜材料在90℃以下的不同温度及大变形条件下的本构模型,并通过Abaqus软件的材料子程序UHYPER来实现;通过拟合实验数据获得材料模型参数并分析了模型的稳定性;采用有限元法分别对隔膜单向拉伸性能和隔膜覆盖进行模拟.结果表明:仿真结果与实验结果较吻合,从而验证了所提出的隔膜本构模型的准确性.     

超声场对毛细管内电解质扩散系数的影响

以封闭于毛细管内的溶质扩散模拟固液分离体系中深层溶质扩散过程。采用液相色谱毛细管法测定毛细管内的二元扩散系数 ,通过分析温度、超声场 (排除热效应 )、直接超声场的影响 ,探讨了超声场对微孔深层扩散的强化作用机理。实验结果表明 ,超声场对毛细管内二元扩散系数的影响是热效应和管内流体扰动两方面共同作用的结果。在排除超声场热效应的条件下 ,随超声功率的增大 ,毛细管内的二元扩散系数随之增大 ,相对二元扩散系数与测量的流速无关 ;在无超声场作用时 ,毛细管内的相对二元扩散系数随温度升高而增大 ,呈线性关系。直接超声场的影响可采用超声场的热效应、管内流体扰动及相互作用参数叠加的方式表示。     

纳米流体在圆管中输运的两相流理论模型及黏度计算

基于Fokker-Planck方程与流体动量方程,建立了压力驱动纳米流体在园管中输运的两相流藕合理论模型,模型考虑了纳米粒子的相互碰撞效应、布朗运动效应以及纳米粒子与液体的相互耦合作用,本文所建立的模型没有引入任何唯象参数,与以往的唯象模型相比较,理论上更完备,采用该模型对纳米流体的黏度随温度、纳米粒子体积分数以及粒子尺度的变化规律进行了预测,结果表明,在高粒子体积分数下,纳米流体剖面速度分布呈＂柱塞＂状,这与单相流体剖面速度呈抛物线分布有明显的差异,该模型预测的黏度在较大范围内均与实验结果很好的吻合.     

高温高压高含二氧化碳气藏岩石物理参数研究

岩电参数是分析储层物性和计算储层饱和度的重要参数,其数值与岩石孔隙结构及内部两相流体的分布密切相关,且随温度和压力的变化而变化.而在高温高压或孔隙流体中含有二氧化碳的条件下,岩电参数的变化与一般规律的符合程度依旧存疑.针对上述问题,通过测量与统计二氧化碳、甲烷等流体的密度、纵波速度和电阻率等参数的变化,研究并讨论了溶解二氧化碳对地层水导电性的影响,分析了不同温度、压强及二氧化碳含量条件下岩电参数的变化规律,为含二氧化碳气藏含气饱和度的计算及二氧化碳定性识别和定量评价提供了新的思路.     

不同应力水平下沥青砂蠕变模型实验对比

在40℃下进行了5种不同应力水平下的沥青砂单轴压缩蠕变实验,分别采用三参数固体、三参数流体、四参数同体、四参数流体和指数模型5种不同模型刻画沥青砂的单轴蠕变特征.根据最小二乘原理拟合模型参数,然后进行对比分析.结果表明:四参数流体模型拟合结果与实验值符合最好,更适合于描述沥青砂蠕变特性,其次为三参数同体模型.5种模型均反映了沥青砂试样的第二蠕变特征,四参数流体与三参数固体模型还能描述沥青砂的仞始蠕变特征,而指数模型能反映沥青砂试样的第三蠕变特征.     

浇注式沥青混合料抗剪强度及标准研究

采用单轴贯入试验和无侧限抗压强度试验分析了加载速率、油石比、温度、级配类型及沥青种类对浇注式沥青混合料的抗剪强度的影响.通过有限元数值计算获得钢桥面铺装结构中浇注式沥青混合料的抗剪强度参数,绘制出不同荷载作用下的混合料抗剪强度标准曲线,并结合试验对混合料抗剪强度指标进行了验证.研究表明,由于自身材料组成特点,浇注式沥青混合料抗剪强度参数在不同因素影响下呈现一定的特殊变化规律,虽然浇注式沥青混合料满足荷载条件下的抗剪强度要求,但黏聚力不足会引起混合料剪切流动变形.在浇注式沥青铺装设计中,分析因为考虑抗剪强度不足引起混合料剪切流动变形时需同时考虑混合料黏聚力和摩擦角.     

功率超声致煤层瓦斯升温机理

为了分析功率超声对煤层瓦斯抽放率的影响,基于线性超声学原理,推导了功率超声在煤层瓦斯中传播的吸收致能量损耗公式及热传导诱发的能量损耗公式,并进而推导了功率超声下煤层瓦斯升温计算公式.利用试验资料研究了煤体升温对瓦斯吸附/解吸的影响,在瓦斯吸附量.温度的拟合关系式基础上,建立了功率超声诱发煤层瓦斯升温致瓦斯解吸量的计算公式.研究表明,功率超声致煤层瓦斯升温作用能提高煤层瓦斯的解吸率和抽放率.     

气泡体积比对流体中超声声场分布的影响

当超声作用于装有液体的有限容器中时,液体中的气泡对超声波辐射具有一定阻尼作用。通过对流体在超声作用下的声场分布的比较分析,探讨气泡的体积比对流体中超声声场分布的影响。结果表明考虑空化泡在流体中引起的阻尼效应的计算结果与铝箔腐蚀结果比较相符,流体中气泡体积比对流体中超声声场分布有重要影响。在稳态线性声波波动方程基础上作进一步计算的方法只有当流体中的气泡体积比在一定的范围内才可行。     

超流动性的孤波模型

提出超流动性的孤波模型.用液体的准晶态的谐振子模型,导出描述液体分子运动的波动方程.在一定条件下导致非线性薛定锷方程并具有孤波解,孤波的运动产生超流动现象.用液体分子振动波的相干性条件,导出超流转变温度的公式.       

超声空化气泡运动方程的求解及过程模拟

考虑液相的动力粘度、表面张力和溶剂的蒸气压对空化泡运动特性的影响,建立了超声作用于均相液体中空化泡运动的动力学模型,并用MATLAB工具对建立的普遍化的模型方程进行了数值求解和过程模拟.探讨了超声在水介质中传播时超声的频率、功率和空化泡的初始平衡半径对空化泡运动规律的影响以及声压幅值和液相主体温度对空化泡崩溃时的泡内温度和压力的影响,为超声的空化效应在化工过程中的研究和应用提供了基础理论依据.     

用于余热回收的三压力氨水动力循环的热力性能

为了提高低温余热动力回收系统的吸收驱动力和增强蒸发器抗低温腐蚀的能力,提出了三压力氨水吸收式动力循环(3p-AWPC).在卡列纳循环的基础上,添加了一个预热器,以分离器出口的稀溶液加热来自高压氨泵的工作溶液.采用Schulz方程、质量与能量守恒定律,对循环倍率、工作成分、基本成分、热源温度和冷源温度进行优化分析,研究工作浓度与基本浓度最佳配对关系.给出了在热源温度为200℃及冷却水温度为25℃条件下,3p-AWPC方案的热力性能优化算例.结果表明,动力回收效率为9.62%,比相同冷热源进口参数条件下水蒸气朗肯循环(SRC)的动力回收效率约增加16.5%.     

解吸用声化学反应器的设计与标定

针对溶液中气体解吸的使用特点,自行设计了一套频率、功率、温度、溶液高度等可控的声化学反应器.采用量热法作为检测手段标定声化学反应器超声功率,研究柠檬酸溶液高度、温度和溶液浓度对实际分散在溶液中的超声功率的影响.结果表明,分散在柠檬酸溶液中的超声功率在液位为8 cm时最大;柠檬酸溶液初始温度升高,分散在溶液中的超声功率直线下降;柠檬酸溶液浓度对分散在溶液中的超声功率影响较小.应用所设计的声化学反应器可大大提高柠檬酸盐溶液中二氧化硫的解吸率,5 h时,超声辐射的解吸率要比无超声时高25%.     

微波照射下花岗岩损伤演化规律及本构模型研究

为进一步分析微波破岩机理,对微波照射下硬岩损伤演化规律及其本构行为进行了研究。首先,对岩石进行弹性微元假设,结合微元强度准则和三参数Weibull分布,推导出微波作用后硬岩损伤演化方程和本构模型以及各参数确定公式,然后,采用不同微波功率照射后的花岗岩超声波检测和单轴压缩试验结果对模型进行验证。结果表明,建立的模型理论曲线与试验曲线具有较高的吻合度,能反映出花岗岩破裂的应力应变过程,且模型各参数的物理意义及对模型的影响规律明确,虽然峰后拟合存在一定偏差,但仍可以基本反映岩石经微波照射后的弱化规律。对经微波照射后的岩石本构方程进行深入研究,可为微波照射岩石的相关计算和数值模拟提供一定的参考,有助于促进微波辅助破岩技术的发展。     

超声加工振动系统波动方程的定解分析

建立超声振动系统的泛定方程,结合线性和非线性边界条件,确定系统的定解.基于波动原理,确定指数型过渡复合变幅杆的泛定方程,设定线性边界条件求解分段线性的非线性方程,推导出指数型过渡复合变幅杆波节点位置和放大系数的一般公式;通过设定非线性边界条件确定系统的非线性动力学模型的定解.并用数据表明,该系统定解正确地表示了超声振动系统的动力学特性和复合变幅杆的波动性质,并为其他超声振动系统提供了理论依据和参考.     

超声红外热像检测中缺陷发热的瞬态温度场的有限元分析

在超声红外热像技术中，高能量的超声波能使各种材料中的缺陷发热，通过红外热像仪监视样品的温度变化，可以观察到缺陷区在超声激发过程中温度异常升高，从而实现对样品的检测．利用有限元数值计算方法，对脉冲超声波在缺陷(裂纹)处激发的热源引起的瞬态温度场进行分析，计算结果与实验结果很好吻合，从而证明了超声波在缺陷处导致发热是一个平稳的物理过程，且超声红外热像技术对样品的检测是一个无损检测过程．还对材料热学参数与超声激发过程中缺陷中心温度的关系进行了数值分析，为利用红外热像研究材料的各种性质提供了参考依据．     

五味子木脂素超声循环提取工艺条件的优化

采用超声循环提取的方法从五味子中提取五味子醇甲等木脂素类有效成分,考察溶剂、超声时间、超声功率、液固比和温度对提取工艺的影响.结果表明采用85%的乙醇作为提取溶剂,在单因素实验的基础上通过正交实验得出最佳工艺条件:超声功率500,W,超声时间10,min,温度30,℃,液固比20,五味子木脂素提取率达到80.84%.