油气水流量测量仪的混合器设计及仿真研究

为了保证油气水流量测量的精度,研制了一种不占用中心通道的静态混合器,仿真和试验表明,在产生很小压差的情况下,混合器可以达到良好的混合效果,为油气水流量精确测量提供了有效的均相方法.     

叶片式气液分离内件数值模拟及对比分析

气液分离广泛采用叶片式分离元件,叶片形式、叶片间距、叶片高度、液滴粒径、液滴含量和主体流速等因素均影响元件的分离性能。采用计算流体动力学(CFD)模拟软件ANSYS FLUENT对3种叶片式气液分离元件(NH-TP、NC-TP和TP叶片)进行数值模拟及对比分析,得到各因素对分离效率及压降的影响,并对叶片的工况适应性进行了分析。结果表明：NH-TP的间距应大于20 mm,否则容易导致压差过大,而NC-TP和TP间距可取10 mm;液滴粒径大于20μm时在各种速度下均可获得较高分离效率,而小液滴仅在理想重力分离和理想惯性分离工况下较高;惯性分离速度下的分离效率与叶片高度无关,主体分离速度低时分离效率随着板高增加而降低;不同形式叶片的最差工况速度不同,但NH-TP在最差工况下仍能保持较高分离效率,对工况的适应能力最好,开槽的NC-TP次之,TP叶片适应能力最差。     

可控弯接头导向控制理论研究

提出了一种动态偏置指向式旋转导向钻井工具的工具角与工具面角调节的控制方法。通过建立运动学模型,分别对钻井工具的工具角调节方法与工具面角调节方法进行了理论论证,并将2种不同参数的调节方法加以合并,对导向工具的整个控制过程进行分析,提出3种对可控弯接头工具角与工具面角的控制方式,利用MATLAB软件分别对工具角和工具面角调节过程进行轨迹仿真。研究实现了导向工具根据工作需要对工具角和工具面角的灵活调节,并且在工具角与工具面角调节完成后使整个系统处于稳定状态。     

真空栅介质场效应晶体管自热效应模型

针对纳米尺度金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)热传输尺度效应对自热效应影响加剧的问题,提出一种考虑尺度影响的真空栅介质垂直堆叠硅纳米线(SiNWs)环栅场效应晶体管(GAA FET)自热效应模型。首先,分析硅薄膜与SiNWs内声子散射自由程之间的关系,量化用于衡量声子边界散射的SiNW热导率衰减因子;然后,根据国际上现阶段关于纳米硅薄膜热导率的解析模型,推导得到考虑尺度效应影响的SiNW热导率解析模型;最后,结合纳尺度器件热传输的关键路径,建立起考虑尺度影响的GAA SiNWs FET自热效应模型。在TCAD软件中采用所提自热效应模型实现了GAA SiNWs FET自热效应的数值计算。仿真结果表明:低热导率真空栅介质、垂直堆叠多热源与热传输尺度效应将导致真空栅介质GAA SiNWs FET热生成与扩散过程更加复杂,加剧器件自热效应;通过真空栅介质间隙与环绕气体压强之间的折中设计能够最大化栅极热传输能力,达到抑制器件自热效应以改善器件性能及其可靠性的目的;与传统自热效应模型估算的热点温度值相比,所提出的自热效应模型预测的真空栅器件内热点温度提高了30%,表明该自热效应模型能够有...     

ABAQUS二次开发在PDC单齿破岩仿真中的应用

为了简化建立PDC单齿与岩石互作用模型的繁琐过程,提高PDC单齿破岩仿真的分析效率,使用Python语言和ABAQUS GUI建立了PDC单齿破岩仿真插件。该插件实现了PDC单齿结构参数、切削深度、前倾角和侧倾角的参数化建模;自动完成网格划分、边界条件定义、材料定义;后处理中结果输出及数据储存的功能。最后对仿真结果的合理性进行分析与对比,验证了使用该插件建立PDC单齿切削模型的正确性,为研究PDC单齿破岩性能提供了一个便携高效的分析平台,并为ABAQUS二次开发在其他领域的应用提供了借鉴。     

油气井电缆注脂头压力控制方程的建立及应用

根据电缆注脂头的工作原理和电缆结构特点,应用缝隙流原理,建立了电缆注脂头压力控制方程与阻流管数量计算方程。以某一电缆为例,应用2个方程确定了主要参数的选择原则;在3种高压井条件下分析了压力控制方程中的参数及系数。结果表明:井口压力、电缆起下速度、注脂口流量均是影响注脂头压力的主要参数,且每2个主要参数的变化量之间具有与系数相关的定比例关系。     

基于AMESim的天然气管道紧急截断阀控制器仿真及性能实测

在长输管道天然气发生泄漏的情况下,天然气紧急截断阀能够实现可靠截断。利用AMESim液压仿真软件,对天然气紧急截断阀控制器的活塞控制阀门模型、二位四通连接阀门模型、手动复位阀门模型进行仿真,建立基于质量-弹簧-阻尼系统的二阶微分方程的数学模型,分析控制器阀芯位移动态响应特性。控制器在0.16 s之后达到稳定状态,切断整个系统的工作气路。最后进行了性能检测实验,实验结果与仿真实验过程一致。本研究为截断阀控制器的可靠性设计提供了理论基础。     

泥浆发电机用磁力传动机构的转矩影响因素分析

磁力传动通过内外磁转子之间的磁力耦合产生相对运动,传递转矩和功率,是一种新型的无机械连接传动技术。针对一种泥浆发电机用磁力传动机构,采用高斯定理设计了满足工作要求的机构尺寸,利用ANSYS Maxwell建立磁力传动机构的有限元模型,分析了磁通密度和涡流损耗的分布规律,研究磁路结构和永磁体的各项参数对传动特性的影响,分析了产生影响的原因。选择不同结构参数的内外磁转子进行磁力传动性能测试实验,理论、仿真和实验结合对比验证高斯定理和有限元分析的准确性。结果表明：高斯定理和有限元分析与实验结果的误差在12.6%以内,可作为泥浆发电机用磁力传动机构的设计方法。     

含杂质超临界CO2管道止裂分析及控制方案

管道输送作为CCUS技术的关键环节,在超临界高压环境下输送CO₂时,由于含杂质CO₂特殊的相特性,一旦发生泄漏,压力会维持较高值且温度急剧下降,输送管道易发生裂纹扩展,造成断裂事故。基于延长油田一期36×10⁴ t/a超临界CO₂管输预研方案,根据减压波速度计算模型和管道裂纹延性扩展止裂判据,采用修正后的Battelle双曲线法对管道进行止裂分析,对无法满足止裂要求的设计方案进行增加壁厚试算。结果表明：材质为X80、尺寸为Φ140 mm×6.0 mm的L12管线韧性值满足工况下裂纹控制的要求;而同样材质等级、壁厚组合为Φ168 mm×6.0 mm的L11管线所提供的止裂压力低于平台压力,无法保证管线发生裂纹延性扩展时能够自行止裂。对于L11管线,通过将管道壁厚增加至7 mm,其他设计参数不变,可以实现裂纹自行止裂。该研究可为实际工况下Battelle双曲线法在超临界CO₂管道断裂控制的应用提供理论基础与实际范例。     

隧道开挖对建筑物条形基础效应的 简化解析解

本文针对隧道开挖引发的地表沉降槽曲线特点,首先利用反分析法研究隧道开挖对浅基础效应的影响,利用微元体的平衡条件建立条形基础与地基的协同作用微分方程,然后采取概念明确的初参数法求解,根据平截面假定,结合材料力学基本理论,考虑双曲线三角函数的微分特点,得出隧道穿越条形基础的位移与内力的理论计算表达式,公式简单便于工程应用,最后结合工程算例分析,研究了条形基础不同位置处效应的曲线变化特点.