相场法模拟定向凝固微观组织演化研究进展

定向凝固是一种新型的铸造成型技术,能够很好地呈现出凝固过程中界面形态的演化过程,而相场法在如今微观组织数值模拟领域中是最具有优势的一种研究方法.介绍了相场法数值模拟的基本原理,阐述了国内外学者对二元或多元合金在受流场、溶质间相互作用和各向异性、过冷等因素条件影响下自由枝晶和小晶面枝晶的相场法模拟的研究进展,说明了采用相场法耦合溶质场和计算相图等方法在其他微观组织中的应用,并且指出了相场法在模拟定向凝固微观组织领域中所存在的不足之处以及未来的发展趋势.     

珠江三角洲软土分布及其结构类型划分

珠江三角洲是指珠江出口所在的平原地区.该地区分布着大量的第四系软土层,该软土层为各种建筑工程的潜在病害层,给工程建设带来了极为不利的影响.根据已有的钻孔资料,对珠江三角洲海相沉积软土的分布范围进行了探讨,并按天然含水量和孔隙比进行了软土分区,分为2个大区和3个亚区.并对该区具有代表性的软土的微结构特征进行了分析和研究,包括野外采取原状土样、室内制备样品、电镜扫描、图像处理以及提取基本结构形态参数和分析观察结构面的基本特征等.旨在获取珠江三角洲海相沉积软土的微结构类型和特征,为软土的变形和破坏研究提供基础,为珠江三角洲地区海相沉积软土区的工程建设提供宏观参考.     

水平井数值模拟中关于生产指数的计算

利用Abou-Kassem和Aziz所提出的解析水平井模型,找到一种水平井以任何方式穿过网格块时可以提高生产指数计算精度的方法.运用该方法在三维三相黑油模型基础上编制了水平井数值模拟软件.用该软件的实例计算结果表明:生产指数不但与水平井所穿过网格块的长度呈比例关系,而且与水平井离网格表面的距离有关.     

控轧控冷中硬线组织和性能的预报模型

在对唐钢高速线材厂斯太尔摩冷却系统进行分析的基础上，建立了硬线在控轧控冷中组织转变和力学性能的预报模型。该模型的预报结果和实测结果比较吻合。该预报模型可为控轧控冷工艺制度的制定和发展控制冷却的计算机仿真提供理论依据。     

径向井排引导水力压裂裂缝扩展机理研究

为探究径向井排系统对裂缝的影响，明确水力裂缝的扩展规律，利用扩展有限元理论建立了流固耦合三维裂缝扩展模型，模拟了受径向井排引导的水力裂缝扩展过程。重点分析了3种影响因素（径向井排方位角、水平地应力差、径向井孔径）对水力裂缝的引导机理。首次提出了"引导因子"的概念，并将其作为有效评价径向井排引导效果的量化参数。研究发现，径向井方位角、水平地应力差、径向井井径会对水力裂缝的引导效果产生影响：较小的径向井方位角、水平地应力差以及较大的井径都使径向井排具有较强的引导能力和较好的引导效果，反之亦然。同时，较大井径对增加水力裂缝宽度有明显作用。最后，利用大尺寸真三轴水力压裂模拟试验证实了数值模拟结果具有一定的准确性。     

多晶体晶粒尺度三维组织建模及可视化

采用基于Monte Carlo Potts模型的仿真技术对单相多晶体各向同性晶粒组织进行了三维建模,利用OpenGL图形接口,在所建多晶体组织模型数据结构的基础上进而实现了三维可视化和任意角度观测,结果表明,所建几何图像模型可以很好地仿真预定细观组织结构参数的三维多晶体组织,不但满足模型化研究所要求的统计意义上的准确性,而且非常符合实际材料显微组织的多变性特征,可望用作细观尺度多晶材料加工过程数值模拟和细观力学计算的基本组织模型。     

水平井、直井联合开发压力场及流线分布研究

针对目前大庆长垣外围低产低效水平井比例较高，亟待开展水平井井组剩余油分布特征规律研究等问题，开展了水平井、直井联合开发注采井网流线和压力分布特征研究。应用源汇理论及压力叠加原理，建立直井、水平井、压裂水平井以及直井与水平井联合开发压力场模型，采用Euler方法对模型进行了求解，模拟了二注、三注和四注3种井网形式的压力场和流线分布。研究表明，不同完井方式水平井组压力场和流线分布特征主要规律一致；水井位于正对水平井的边井位置处，水井与水平井之间易形成线性推进；水井位于非正对水平井的角井位置处，不易形成线性推进，形成大面积的低压力区域；压裂水平井特别之处在于，水井非正对水平井时外侧裂缝压力梯度场大于内侧裂缝。通过与实际井组数值模拟研究的剩余油结果对比，进一步验证了研究结论的准确性，最终达到指导水平井组剩余油分布特征研究及开发调整的目的。     

大庆油田密井网水平裂缝参数的优选

根据三次加密后油层改造的实际需要，建立了五点和反九点井冈条件下三维两相带有水平裂缝的油藏数值模拟模型，研究了水平裂缝半径和导流能力对油井产量、无水期采收率和最终采收率等指标的影响，优化了水平裂缝参数。研究结果表明，合理的裂缝半径应为井距的２０％，导流能力为２０μm·ｃm。该结果为油井经三次加密后的水力压裂设计提供了理论依据。     

碳酸盐岩储层水平井靶向酸化研究及应用

水平井极大增加了油层泄油面积，具有直井无法比拟的优势。但是，油藏强非均质性给有效布酸带来了巨大挑战。结合中东地区碳酸盐岩油藏的开发现状，系统梳理了水平井酸化所面临的关键技术难点。针对油田不同开发阶段，提出了水平井的靶向酸化技术思路，推导了水平井三维径向酸化数学模型，模拟分析了不同布酸方法对水平新、老井酸化效果的影响。研究表明，针对水平（新）井酸化，基于钻井伤害特征的靶向布酸效果优于均匀布酸、物性布酸和锥台布酸；当达到相同酸化效果下，靶向布酸至少能够节约10%酸量；5口新井采液指数分析表明，靶向布酸能够提高新井酸化投产效果。针对水平（老）井酸化，采用局部酸化能够有效实现均衡水平井产液剖面目的；对于局部低渗层段改造，采用1.5 in.（1 in.=2.54 cm）连续油管进行定点喷射酸化，能够形成深穿透酸蚀蚓孔；7口老井酸化前后对比分析表明，靶向布酸能够大幅提高水平井重复酸化效果。     

饱和软黏土地基中单桶形基础水平承载特性有限元研究

桶形基础作为一种新型的浅海基础形式与传统基础形式相比具有诸多优越性,但是,其与地基土体之间复杂的相互作用使得此类结构的承载机理与破坏形式始终未有明确的界定.采用三维有限元方法对单桶形基础水平承载力进行了数值计算,并将计算结果与试验数据进行比较,验证了有限元方法的可靠性.进而,通过多组变动参数比较研究,探讨了饱和软黏土地基中单桶形基础水平承载力随着土体有效重度、土体变形模量、桶体长径比的增加而增大,随着荷载作用高度的增加而减小的特性,为工程实践提供了一定的参考意见.     

多光楔板制作大面积光折变光子微结构

提出了一种制作大面积光子微结构的简便方法,利用多光楔板产生大面积的多光束干涉,在光折变晶体中制作出了大面积的周期性光子微结构和准周期性的光子准晶微结构。该方法简便易行,系统稳定性好,无须复杂的调节装置,制作效率高。使用导波强度图像、远场衍射图样、布里渊区光谱成像等方法对制作的大面积光子微结构进行了验证和分析。设计不同的多光楔板,可以制作出多种更复杂的大面积光子微结构。通过适当的处理,制作的大面积光子微结构可以长久地固定在光折变晶体中,也可以擦除后用于制作新的结构,这在集成光学和微纳光子器件领域具有良好的应用前景。     

非均质储层三维水平井轨道设计研究与应用

为解决常规定向装备三维水平井施工难题，降低成本，对三维水平井道设计与应用进行了研究。通过分析三维轨道设计模型，对比其优势与不足，优选恒工具面角模型，针对"直-增-扭-稳-增-平"六段制典型轨道，从其基本公式和A靶点约束方程出发，建立了初始方位角模型，根据初始方位角得到造斜率和工具面角，进而计算出其他全部轨道参数，从而完成三维水平井轨道设计。在JH17P36井中应用该方法，采用常规装备施工，矢量中靶，实钻轨迹与设计符合率高，各技术指标优秀。钻井实例表明，计算模型和设计方法是正确、合理和可行的，同时也验证了恒工具面角模型的优越性。     

阜新天然焦的显微结构

本文从生产型煤和型焦的需要出发,研究岩浆变质作用所形成的天然焦炭和高、中变质煤的显微结构.并提出选择粘结剂的三条要求。     

可见光波段亚波长防伪光栅的实验研究

研究可见光波段亚波长防伪光栅的制做.给出了用2θ夹角一次光刻、2θ夹角摆动δ角两次光刻和2θ夹角旋转β角两次光刻等干涉光刻工艺设计和构建可见光波段亚波长光栅微结构的基本原理.优化设计的干板表面曝光量分布函数可用于构建特定面形分布的光栅微结构.制作了可见光波段的1维和2维亚波长光栅微结构,给出了其SEM和AFM实验数据和理论分析图形,检验了微结构的彩色防伪光变效果.实验结果表明:该干涉光刻工艺能够构建出表面光滑、深度较大的复杂光栅微结构,并能展现出一定的彩色光变效果.     

水平气井井筒气液两相流型预测

准确判断产水水平气井井筒流型是预测其井筒压降、合理制定排水采气方案的关键。水平井沿流向井斜角从90 °到0连续变化,目前尚无描述水平井两相流动的统一流型图,只能分别采用描述水平管、倾斜管和垂直管的3个流型图来分段处理,各流型图实验条件差异大;且产水气井日产水量极小,气液比极高,易超出工程常用气液两相管流流型图的坐标值范围,导致其预测结果误差大。为此研制了水平段-倾斜段-垂直段的水平井空气-水两相流动模拟实验装置,考虑产水气井特高气液比的特点开展了7组管斜角641组水平井气水两相管流流型实验,归纳水平气井的5种流型及其典型特征。引用Duns&Ros定义的无因次气液速度准数,增加管斜角为X轴,绘制了描述水平气井气液两相管流的三维流型图,给出了BP神经网络模型预测水平气井井筒流型的方法。川西气田20口水平气井测压数据验证表明,该流型图预测正确率达90%。     

岩溶水矿床开采的矿柱稳定性分析

谷家台铁矿是岩溶水矿床,在使用矿体顶板帷幕注浆防水的情况下,矿山采用点柱上向水平分层充填采矿法开采。针对矿柱稳定性问题,通过FLAC3D有限差分数值模拟方法,定量地计算和分析矿体开采过程中采场充填后不同开采步骤下采场点柱和间柱的应力、位移和塑性区的分布状况,模拟出它们随每步开采应力和应变的动态变化过程。根据模拟显示的间柱对上部矿体的支撑作用明显好于点柱结果,建议矿山在综合评价经济效益的基础上,可考虑每个矿房之间保留间柱,实现矿山的安全高效开采。     

澳大利亚及斯洛文尼亚稻绿蝽(Nezara viridula)外生殖器微细结构电镜观察

澳大利亚和斯洛文尼亚的稻绿蝽因不完全的生殖隔离而曾被认为是两个不同的但互为姊妹的种群 .作者对采自于澳大利亚和斯洛文尼亚的稻绿蝽的雄性、雌性外生殖器及触角节上的感觉毛进行了解剖比较和扫描电子显微镜下的观察研究 ,旨在从外生殖器及触角感觉器等方面找出支持该观点的证据 .研究证明 ,上述几种器官的微细结构在两个种群间并无显著的差异 ,不存在将二者分为姊妹种的依据 .故两个群体间生殖隔离现象与外生殖器的结构无关 .     

SDBS辅助制备的花状ZnO微结构的生长机理及光催化性能评价

Flower-like ZnO microstructures were successfully produced using a hydrothermal method employing ZnSO₄/(NH₄)₂SO₄ as a raw material. The effect of the operating parameters of the hydrothermal temperature, OH?/Zn2+ molar ratio, time, and amount of dispersant on the phase structure and micromorphology of the ZnO particles were investigated. The synthesis conditions of the flower-like ZnO microstructures were: hydrothermal temperature of 160°C, OH?/Zn2+ molar ratio of 5:1, reaction time of 4 h, and 4 mL of dispersant. The flower-like ZnO microstructures were comprised of hexagon-shaped ZnO rods arranged in a radiatively. Degradation experiments of Rhodamine B with the flower-like ZnO microstructures demonstrated a degradation efficiency of 97.6% after 4 h of exposure to sunshine, indicating excellent photocatalytic capacity. The growth mechanism of the flower-like ZnO microstructures was presented.     

架空输电线路非平稳台风风场数值模拟与验证

为了实现架空输电线路非平稳台风风场模拟,考虑非平稳脉动风场的紊流强度和阵风因子特性及其影响,提出了一种架空输电线路非平稳台风风场的模拟方法。首先利用Spline插值方法生成时变平均风速,采用更新时变平均风速的谐波合成法模拟脉动风速,然后基于三向风谱功率密度函数,构建了台风风场的时变功率谱,计入风场空间上的相关性,获取了调制进化功率谱,并与模拟台风功率谱比较;最后以某架空输电线路为例,验证了台风模拟方法的合理性。研究结果表明：随着基本时距的增加,台风的非平稳因素所占比重越大;本文提出的输电线路非平稳台风模拟方法合理有效。     

液态Ca50Zn50合金快速凝固过程中微观结构的演变特性

采用分子动力学方法对液态Ca50Zn50合金的快速凝固过程进行了模拟研究.并采用双体分布函数、HA键型指数法、原子团类型指数法(CTIM)和可视化等方法对凝固过程中微观结构的演变特性进行了分析.结果表明：由于Ca，Zn原子的半径差异较大，导致总双体分布函数的第1峰明显分裂成为3个次峰，随着温度下降，半径较小的Zn原子互为近邻的几率明显增加.系统中1551键型所构成的二十面体基本原子团(12 0 12 0)的数量占绝对优势，对非晶态结构的形成起主导作用.系统中基本原子团的中心原子主要是原子半径较小的Zn原子.具有短程序的基本原子团之间大多以共顶点(VS)，共棱线(ES)，共面(FS)和相互交叉(IS)的方式相结合，在凝固形成非晶态的过程中，基本原子团大多以相互交叉(IS)的方式相结合，最后形成各种不同尺寸的、原子结合比较紧密、结构比较稳定的较大团簇.