基于Maxwell-Stefan双扩散模型的煤层气注气数值模拟

目前煤层气注气数值模拟软件中均以扩展Langmuir模型模拟多组分气体吸附/解吸,以拟稳态单孔扩散模型和Fick定律描述煤层基质中气体扩散,虽然简单,便于应用,但存在较大局限性。以试验数据为依据,评价扩展Langmuir、IAS和2D PR-EOS多组分气体吸附模型可靠性,并建立Maxwell-Stefan双扩散模型模拟气体扩散过程。最后,将双扩散模型与煤储层气水两相多组分渗流模型耦合,利用IMPES方法求解研究煤层气注气过程。研究表明:2D PR-EOS模型预测结果优于扩展Langmuir和IAS模型;注气初期基质中多组分气体吸附和甲烷解吸速率较快,之后逐渐变缓;该模拟方法可以较为准确地模拟煤层气衰竭和注气开发过程,预测煤基质中气体各组分浓度分布,为煤层气注气开发的研究及现场应用提供有效的技术手段。     

Coarsening behavior of MX carbonitrides in type 347H heat-resistant austenitic steel during thermal aging

In this work, the growth kinetics of MX (M = metal, X = C/N) nanoprecipitates in type 347H austenitic steel was systematically studied. To investigate the coarsening behavior and the growth mechanism of MX carbonitrides during long-term aging, experiments were performed at 700, 800, 850, and 900℃ for different periods (1, 24, 70, and 100 h). The precipitation behavior of carbonitrides in specimens subjected to various aging conditions was explored using carbon replicas and transmission electron microscopy (TEM) observations. The corresponding sizes of MX carbonitrides were measured. The results demonstrates that MX carbonitrides precipitate in type 347H austenitic steel as Nb(C,N). The coarsening rate constant is time-independent; however, an increase in aging temperature results in an increase in coarsening rate of Nb(C,N). The coarsening process was analyzed according to the calculated diffusion activation energy of Nb(C,N). When the aging temperature was 800–900℃, the mean activation energy was 294 kJ·mol-1, and the coarsening behavior was controlled primarily by the diffusion of Nb atoms.     

基于改进的HDCS的图像去噪方法

针对数字图像主要含有高斯噪声和椒盐噪声的特点,提出了一种基于改进的各向异性的混合扩散模型。传统的基于边缘增强和相干增强的模型,虽然能够有效地去除噪声;但也会存在减弱相干结构和背景的对比度等问题,同时在保持图像细节纹理方面可能会出现失真。通过在扩散方程中引入一个源项;并充分考虑它对模型中各项产生的影响,使得改进后的模型既能有效去除噪声,也能有效地保持相干结构和背景的对比度;同时在模型中引入一个偏微分方程用以获取保真项,使得图像的细节保护效果更明显。实验结果表明,该方法能达到较理想的去噪和恢复图像纹理信息的结果,而且明显改善了图像的视觉效果。     

光滑矩形槽中横向紊动扩散系数的研究

横向扩散系数是衡量水流对污染物质混合输移能力的重要参数之一，在水污染控制方面具有重要作用。本文通过理论分析及对水槽实验结果的综合研究，提出平直光滑矩形槽中横向紊动扩散系数的理论公式为：Ｄｙ＝０．３１ｕ＾２＊／ω↑￣。因式中的ω↑￣表示基本脉动流速的统计频率，实际应用时尚难以简单确定，所以进一步运用量纲分析并汇总国外发表的较权威的矩形明渠试验数据，得出横向扩散系数的实用计算公式为：Ｄｙ＝αｈｕ＊，其     

Preparation and hydrogen storage properties of nanocrystalline TiFe synthesized by mechanical alloying

In this research, the mechanism of mechanical alloying(MA) synthesis of TiFe intermetallic compound(IMC)from individual components Ti and Fe has been studied. The partition coefficient of the apparent diffusion and the reaction rate constant during MA solid-state synthesis of the TiFe intermetallic compound in a planetary ball mill have been estimated. The results indicate that the apparent diffusion coefficient is close to 10~(–11)cm~2/s that is approximately one order higher than the conventional high temperature diffusion coefficient. The reaction rate constant is close to 1.75·10~(-6). The relation between the structure and the hydrogen storage properties of MA synthesized IMC TiFe have been briefly discussed.     

基于两种独立混沌函数的图像加密算法

为了使图像加密算法中的并行计算能有效地提高加密算法的置乱和扩散功能,利用2种独立混沌函数对系统初始化,使用了置乱和扩散原则来处理任何熵结构的图像数据,提出的算法适合2个方面的并行计算.同时计算2种独立的混沌函数,而不需要等待另外一个函数;通过整数算法可以将算法中一些等式转换成另外一种形式.加密图像表明,这些操作能有效扩散加密图像中像素对应的明文图像中单像素值的无穷小变化.与其他算法相比,复杂度中的密钥空间、安全性和加密速度分析验证了提出的算法所需操作更少.统计分析、密钥敏感度和密钥空间分析、明文图像敏感度分析和速度测试表明,提出的算法拥有更高的安全性和有效性.     

受分子寿命影响的中继最大可达传输速率

基于扩散的分子通信以分子作为信息载体进行信息的传输,分子在信道中做布朗运动,遵循菲克扩散定律.随着扩散距离的增加,分子浓度急速衰减,造成信道可达传输速率非常低,因此,可以采用中继传输来提高传输性能.鉴于扩散分子通信中继可达传输速率是业界研究的热点与难点,采用配体-受体结合机制,考虑分子寿命及分子到达概率等因素的影响,研究了基于扩散的分子通信中继信道对分子传输可达速率的影响,也探索了基于分子寿命的中继节点位置对中继可达传输速率的影响.仿真结果显示,随着分子寿命的增加,分子在信道中存在的时间增加,使得信道最大传输速率增大.同时,随着分子寿命的增加,中继节点需要靠向接收端,才能使信道最大传输速率达到最大.     

基于SPH的类矩形盾构同步注浆扩散机制及参数获取

异型盾构由于自身断面几何形状的特殊性,需要对其同步注浆的扩散效果及参数控制进行深入研究.利用光滑粒子流体动力学(SPH)方法对国内第1条类矩形盾构法隧道工程中同步注浆扩散机制和参数获取进行研究.分析结果表明,浆液扩散模式具有纵环向相互关联的挤压填充性流动特征,其在盾构顶/底部填充效率较差;高流动度和早强高抗剪性浆液的扩散面弧度与压力损失率效果以及整环流动封闭效率和填充均匀度都优于液态浆和抗剪浆;注入率150%对周边环境的扰动程度最小,上下孔位浆液注入比为4∶3∶2∶1的注浆效果最好,体现为浆液压力分布更均匀;而考虑较快的闭合/充盈时间可以认为对称孔位布置更适合类矩形盾构同步注浆施工.     

低熔点元素及合金改性HDDR钕铁硼磁粉的研究进展

氢化-歧化-脱氢-再复合(HDDR)工艺是制备各向异性钕铁硼(NdFeB)磁粉的主要方法.但HDDR磁粉实际矫顽力(H_C)较低,重稀土元素Dy的引入可以显著提高其H_C,经研究发现引入的Dy主要分布于磁体晶界,起调控晶界相的作用:增加晶界厚度,提高磁粉的各向异性场(H_A).但重稀土元素Dy自然资源匮乏且价格昂贵,限制了HDDR磁粉的发展.为减少磁粉中重稀土元素用量、降低成本,研究人员通过晶界扩散低熔点元素及合金来替代重稀土元素Dy,因低熔点物质在扩散过程中呈液相,提高了扩散介质与晶界相的接触面积及扩散系数,有利于其沿晶界扩散并调控晶界相,使磁粉H_C提高.对近些年晶界扩散低熔点元素及合金提高HDDR-NdFeB磁粉H_C的部分研究成果进行了归纳.     

煤层注N_2促排瓦斯时效性实验研究

为了研究煤层注弱吸附性气体强化瓦斯排放的过程和效果,利用自行搭建的煤层注气驱替实验装置,进行了注N_2驱替CH_4实验.实验结果表明:注N_2驱替煤层CH_4具有时效特性,排出CH_4体积分数逐渐衰减,流量先升后降.注气压力对驱替CH_4效果显著,注气压力越高,驱出CH_4体积分数衰减越快,驱出气体流量越大,增流效应越明显;相同时间内,注气压力越高,累计驱出CH_4体积越大,促排效果越明显.结合实验过程中二元气体物理状态变化规律,认为注N_2促排煤层CH_4机理有:气体的置换作用、气流的携载作用和气流的稀释扩散作用等.