立式旋转圆筒型过滤器精密平衡过滤高粘性液浆的特性研究

本研究使用旋转圆筒型陶瓷过滤膜在定压条件下对高粘性液浆的精密平衡过滤特性进行测定的同时,对操作因子以及过滤速度随时间的变化、液浆浓度的影响进行了探讨.     

磨料浆体旋转射流的速度分布及其受聚丙烯酰胺添加剂的影响

利用粒子成像速度场仪(PIV)对磨料浆体旋转射流的时均速度场进行了测量,得出了射流中磨料粒子的速度分布和滑移速度分布,并考察了聚丙烯酰胺添加剂对其的影响.结果表明,淹没条件下,射流中磨料粒子的速度分布仍类似于高斯分布;随喷距增加,在射流轴心附近的磨料轴向速度和滑移速度都先增加后降低;实验条件下,磨料浆体旋转射流的扩散角为20°,比非旋转射流的扩散角大1.52倍,因而旋转射流具有钻大直径孔眼的能力;聚丙烯酰胺具有抑制射流横向扩展和降低射流轴向衰减的作用,随聚丙烯酰胺质量分数的增加,射流固液两相的速度都相应提高.     

钻井液流动速度对钻柱横向振动影响的理论分析

本文从理论上研究了钻井液流动速度对钻柱横向振动的影响问题.建立了一个考虑比较全面的钻柱横向振动微分方程,给出了钻柱横向振动固有频率与钻井液流速之间的关系式,讨论了钻井液流动速度变化引起钻柱振动直到失稳的发展过程,并分析和探讨了其影响的力学机理.     

碳酸锰矿浆湿法烟气脱硫反应过程研究

在磁力和机械驱动双搅拌反应器中对碳酸锰矿浆烟气脱硫的反应过程进行实验研究,考察了矿粉粒度、气相搅拌速度、液相搅拌速度、气液接触面积、温度对反应速率的影响.结果表明:总反应速率随气相、液相搅拌速度增加而增加,随反应温度的升高而降低,与气液面积成正比,但气相搅拌速度对反应速率的影响较液相搅拌速度更为明显;碳酸锰矿浆脱硫的反应属气、液扩散同时控制,但气相扩散阻力为主导性因素;碳酸锰矿浆脱除烟气中的SO2的反应过程总体上属于传质速度控制过程而非动力学控制过程,应选用能增强气、液、固三相之间传质的喷射鼓泡反应器作为碳酸锰矿浆烟气脱硫的吸收设备.     

基于响应曲面法平纹纤维过滤器过滤性能研究

利用计算流体动力学软件Fluent 6.1对平纹结构纤维过滤器内部气-固两相流动特性进行了数值模拟,基于响应曲面法并利用统计软件Minitab V14,研究了结构参数(横向距离,纵向距离)和运行条件(风速)对平纹纤维过滤器过滤效率和压力损失的影响,并分别得出了关于3种影响因子的二次多项式预测模型,对预测模型分析后表明:以上3种影响因素都对平纹纤维过滤器的过滤效率和压力损失有着重要的影响,并对预测结果进行了优化.其结果表明:在横向距离、纵向距离分别为4.27、4.20倍的纤维直径及雷诺数为2.054时,获得较高的过滤效率和较低的压力损失.     

复杂血管内两相流数值模拟

为了更全面的了解复杂血管内部流动状况,采用液固两相流模型和脉动速度入口条件,对分叉弯曲复杂血管内部两相流动进行模拟分析。通过对其压力、速度、流线、壁面剪切应力、红细胞体积浓度分布等流动参数分析,发现在血管弯曲和分叉区域,血液流动复杂,容易产生低速回流区或二次回流,而且剪切应力较低,红细胞体积浓度较高。     

脉冲反吹过程中陶瓷过滤器滤管内流场的测定与分析

在由三根滤管组成的陶瓷过滤器实验装置上,利用热线风速仪测定了脉冲反吹过程中滤管同瞬态流场,分析了喷吹压力对滤管流场瞬态速度波形的影响。结果表明,滤管内气体流动可分为进气过程和排气过程,穿过滤管壁的平均径向反吹速度和回流速度沿滤管轴向分布不均匀是滤管外表面清灰不均匀的重要原因。适当增加喷吹压力可以提高滤管进气气流速度,进而改善脉冲反吹清灰效果。     

磨料浆体旋转射流的速度分布及其受聚丙烯酰胺添加剂的影响

利用粒子成像速度场仪(PIV)对磨料浆体旋转射流的时均速度场进行了测量,得出了射流中磨料粒子的速度分布和滑移速度分布,并考察了聚丙烯酰胺添加剂对其的影响。结果表明,淹没条件下,射流中磨料粒子的速度分布仍类似于高斯分布;随喷距增加,在射流轴心附近的磨料轴向速度和滑移速度都先增加后降低;实验条件下,磨料浆体旋转射流的扩散角为20°,比非旋转射流的扩散角大1.52倍,因而旋转射流具有钻大直径孔眼的能力;聚丙烯酰胺具有抑制射流横向扩展和降低射流轴向衰减的作用,随聚丙烯酰胺质量分数的增加,射流固液两相的速度都相应提高。     

格子Boltzmann法研究陶瓷过滤管基体内的稳态和非稳态流动

为了深入了解陶瓷过滤管内的微观过滤机理,将格子Boltzmann方法用于陶瓷过滤管基体内的流动研究,对流体在多孔介质内的稳态和非稳态流动进行了计算。结果表明,流体在稳态流动时,流体的速度和压力间的关系符合达西渗透定律,证明了LB计算程序的可靠性。可以得到多孔介质内的微观速度分布及变化规律。多孔介质内的孔喉处流体速度较大,局部最大速度可以达到表观过滤速度的数十倍。孔隙内各点的局部速度随压降的变化而线性变化,且在入口边界固定时,孔隙中各点的速度不随时间改变。非稳态流动时,通过给定随计算步数变化的入口压力值,分析了局部速度随入口压力的变化趋势,结果表明两者变化一致。     

严重段塞流压力波动特性试验

为了考察上升管中严重段塞流的变化规律,在强烈段塞流模拟试验装置上利用压力传感器对严重段塞流进行了测试.通过对单个液塞经过管道上某一测压点时的压力信号的理论分析,给出了压力波动曲线上的特征点与液塞相对于测压点位置之间的对应关系,并得到了利用单压力信号求得液塞运动速度、液塞长度和循环周期等特征参数的方法.研究结果表明,在进口气液相流量恒定的流动中,严重段塞流具有严格的周期性,它的液塞速度、液塞长度和循环周期等参数随时间变化而波动的幅度很小.     

轻质碳酸钙料浆过滤性能正交试验

采用正交试验法,利用板框过滤机对轻质碳酸钙料浆进行了恒压过滤试验研究,结果表明,各因素对碳酸钙过滤性能的影响显著性顺序为:过滤压差>料浆温度>料浆浓度>滤布厚度。在试验范围内,随着过滤压差增大,过滤常数K显著增加;随着料浆温度增大,过滤常数先缓慢增大,在50~60℃时增幅提高;随着过滤浓度增大,过滤常数逐渐减小;滤布由薄型变为厚型,过滤常数略有减小。实验得出最优过滤工艺为:过滤压力0.2MPa,料浆温度65℃,料浆浓度5%,滤布选用薄型滤布。     

基于LBM-DEM方法的泥浆过滤微观过程

在各类工程中产生了大量的高含水率废弃泥浆，过滤分离技术逐渐应用于泥浆的快速减量化中。为明确泥浆过滤的微观过程及堵塞机理，本文建立并验证了利用Lattice Boltzmann Method-Discrete Element Method (LBM-DEM)模拟泥浆过滤的方法。本文采用LBM-DEM方法模拟了多类条件下泥浆的过滤，包括不同泥浆含水率、过滤介质孔径、过滤压力及絮团性质。实验结果表明：泥浆在过滤过程中，过滤介质先作为主要的过滤单元，颗粒(或絮团)不断堵塞在过滤介质中或发生流失，当过滤介质完全堵塞后，颗粒(或絮团)不再发生流失，逐渐堆积在过滤介质表面，随着过滤的进行，泥皮逐渐累积增厚；堵塞完成的过滤介质及不断增厚的泥皮的组合体成为新的过滤系统。泥皮的渗透系数决定了新过滤系统的渗透能力，是影响泥浆过滤脱水的主要因素。LBM-DEM新方法的建立为研究及优化泥浆过滤效率提供了借鉴以及新的思路。     

粉质黏土替代膨润土改性泥浆配比试验

为解决土压平衡盾构及车站基坑开挖过程中产生大量废弃粉质黏土的现状,提出一种利用废弃粉质黏土调制泥浆改良盾构渣土的新方案。以沈阳地区粉质黏土为研究对象,通过添加不同的外加剂对粉质黏土泥浆进行改性,研究泥浆土水比、外加剂种类及掺量变化对改性泥浆的漏斗黏度、酸碱度、滤失量和胶体率的影响。通过扫描电镜(scanning electron microscope, SEM)研究了粉质黏土泥浆的微观改性机理。结果表明：纯粉质黏土泥浆自身稳定性差、泌水量大,无法有效改良渣土;碳酸钠和焦磷酸钠对粉质黏土泥浆的改性效果较好,合理掺入量为1%～3%;改性后的粉质黏土泥浆可有效改良砾砂地层渣土的塑流性,合理粉质黏土泥浆土水比为9∶11、焦磷酸钠掺量为3%,注入比为24%～28%。研究结果验证了粉质黏土泥浆用作盾构渣土改良剂的可行性,为废弃粉质黏土再利用提供了新思路。     

横流风机喘振现象的试验研究

在一定工况下,横流风机在高转速时存在不稳定工作区.本研究在风机试验台上对7种工况,7种转速下的不同压力、风速、流量进行了研究,详细记录了横流风机喘振现象并探讨了工况、转速对喘振现象的影响,为横流风机的正常运行提供了参考依据.     

卵石土及泥岩侵入地层中泥浆配比试验研究

泥浆支护是泥水盾构实现安全掘进的关键,泥浆压力是否能快速有效的传递到开挖面将影响地层的稳定性控制,而泥浆的配比将直接影响泥浆压力的转化。为保证泥浆在卵石土及泥岩侵入地层中的支护效率,本文以成蒲铁路紫瑞隧道工程为依托,开展了一系列泥浆渗透成膜试验以确定泥浆的合理配比。研究结果表明：泥浆的配比对盾构掘进的效率有明显影响,密度和粘度偏小的泥浆会导致泥浆滤失量过大,泥浆压力不能及时形成;而密度和粘度偏大的泥浆会导致刀盘泥饼的产生,降低盾构掘进效率。本文通过泥浆渗透试验与现场实测,在有效成膜和防结泥饼之间确定了最佳的泥浆配比。该泥浆配比的确定及调整方案在现场取得了良好的效果,以期为泥水盾构在类似地层中施工提供参考。     

砂土-灰岩地层泥水平衡盾构机泥水舱压力及总推力计算模型

泥水平衡盾构机在上软下硬的砂土-灰岩复合地层中掘进,掘进参数的确定难度较大。在均一地层中,砂土地层中掘进参数的计算包括泥水舱压力和总推力,灰岩层中由于岩体自稳性好,因此只需考虑总推力即可。基于太沙基松弛土压力理论推导均一地层中泥水舱压力和总推力的计算模型,以均一地层的计算模型为基础推导出砂土-灰岩复合地层泥水平衡盾构机泥水舱压力及总推力的计算模型,并结合实际工程验证了模型的正确性。研究成果可为盾构机在复合地层的施工参数确定提供新思路,并为后续类似工程提供参考。     

无机膜动态过滤阻力分析与实验研究

以无机Ni膜用于果汁澄清过程为研究对象，对错流过滤过程的膜阻力进行了分析，通过实验测定了各部分膜阻力的分布情况，研究了操作参数对膜阻力及其分布的影响。结果表明，剪切速度达到一定值时膜阻力变化不明显，而随着压力提高膜阻力迅速提高。     

提高注水泥质量的综合因素

分析现场固井实例说明,提高固井质量是一项系统工程,围绕水泥浆特性、浆体压力平衡、流态、井身质量、套管居中及水泥浆与泥浆流变性能等方面,拟定固井工艺措施,是提高水泥浆顶替效率,防止水泥浆窜槽,保证水泥石密封质量的较好方法。文中还对水泥石的的声幅测井及变密度测井进行了对比和分析,初步得出了声幅值的变化幅度与两个交界面的质量并不完全吻合。     

煤层中双重孔隙介质渗流理论的应用

 考虑煤层气稳定解吸和不稳定解吸特征,提出了两类窜流方式不同的双重孔隙介质煤层不定常渗流模型——双重孔隙介质煤层拟稳态和不稳态窜流不定常渗流模型.用有限体积法对其求解,并分析了两类模型在不同地质参数情况下的特征曲线.结果表明,稳定解吸和不稳定解吸现象的存在都延缓了煤层中压力波的传播;解吸系数的增大使煤层压降变缓,且在压力和压力导数曲线上表现为边界距离的增大.对于不同的煤层,当窜流系数过大或过小,或煤层储能系数过大时,计算得到的理论曲线不能表现出双重孔隙介质特征.这与现场测试资料曲线较难出现双重孔隙介质特征一致,从而找到了现场煤层测试难以出现双重介质特征问题的根源.     

污水移动床连续过滤过程的数值模拟研究

通过建立数学模型对污水固定床和移动床过滤过程运行特性进行了模拟分析,该模型包括滤料和污水质量衡算方程、滤层过滤动力学方程和滤层压降计算方程。对固定床过滤过程的模拟结果表明,在一个过滤周期内随时间增加,污水过滤的负荷由顶部向底部滤层逐渐转移,滤出水的水质逐渐变差,同时滤层的总压降逐渐增加,经过足够长的过滤时间后,整个滤层将达到饱和状态从而过滤失效。对移动床过滤过程的模拟结果表明,在移动床过滤期间,滤料由上到下得到逐渐更新,滤层过滤能力得到恢复,滤出水的水质变好,滤层的总压降减小。