2020年细胞力学热点回眸

 概述了2020年细胞力学研究的热点和进展，探讨了细胞膜表面张力、细胞粘附力、细胞弹性模量、细胞与纳米颗粒相对刚度等对细胞生物学行为的影响及其在疾病诊疗中的应用。     

动载荷作用下铁磁性试件的磁记忆效应

研究地磁场环境中钢试件在动拉伸载荷作用下表面弱磁信号的变化以及磁记忆效应.分别进行弹性范围的等幅循环正弦加载和幅值递增至强度极限的正弦加载,对试件表面弱磁场法向分量与正弦加载的循环次数、幅值之间的关系进行了分析.结果表明,弹性加载中低频载荷的循环次数对磁信号增长的影响不明显,而幅值递增加载过程中,当幅值增大至塑性加载范围时,磁信号的变化趋势与弹性加载时相反,且信号绝对值显著增加,最终磁信号的分布在发生颈缩处出现梯度很大的过零.     

二类油层中三元复合驱体系的损耗及有效作用距离

采用天然露头岩心进行驱油物理模拟,研究三元复合体系在地层中不同运移距离下的界面张力以及化学剂损失规律。结果表明:二类油层中复合体系的各组分损失严重,表面活性剂在运移前20%距离后即损失了80%,此时碱、聚合物的损失率也达到23%和12%;复合体系运移全程距离后表面活性剂、碱和聚合物的损失率分别达到了92%、42.8%和31%,损失量都较为显著。复合体系的化学剂主要损失在注入井附近地层中,且这部分损失主要为"无效损耗",对采收率的贡献值有限。化学剂的损失导致复合驱的驱油效果也逐步降低。复合体系的超低界面张力实际的有效作用距离仅为前20%距离,因而对提高采收率的贡献十分有限,而对20%井距之后的水驱残余油的进一步启动则是三元复合驱发展的潜力方向。     

藤梨正丁醇部位化学成分的研究

采用薄层色谱,正相、反相硅胶,葡聚糖凝胶,半制备高效液相柱对中药藤梨的正丁醇部位进行了分离研究.得到8个化合物,分别为:2-β-D-葡萄糖-1,3,7-三羟基-酮(1),7-O-[β-D-吡喃木糖-(1-6)-β-D-吡喃葡萄糖苷]-1,8-二羟基-3-甲氧基-酮(2),3-O-[β-D-吡喃鼠李糖-(1-6)-β-D-吡喃葡萄糖]-5,7,4′-三羟基黄酮(3),6-C-葡萄糖-5,7,3′,4′-四羟基黄酮(4),6-C-葡萄糖-5,7,4′-三羟基黄酮(5),1-O-[β-D-吡喃木糖-(1-6)-β-D-吡喃葡萄糖苷]-8-羟基-3,7-二甲氧基-酮(6),3-O-[β-D-吡喃鼠李糖-(1-6)-β-D-吡喃半乳糖]-5,7,3′,4′-四羟基黄酮(7),7-O-[β-D-吡喃鼠李糖-(1-6)-β-D-吡喃葡萄糖]-5,3′-二羟基-4′-甲氧基二氢黄酮(8).所有的化合物都是首次从该植物分离得到.     

液氮冷却煤变形-破坏-渗透率演化模型及数值分析

如何定量评估液氮冷却后煤储层的渗透率演化是液氮冷却增透煤储层技术的关键。为分析液氮注入煤后的变形、破坏和渗透率演化过程,将煤视作弹脆塑材料,其变形过程包括弹性变形、脆性跌落和残余塑性流动3个阶段,结合单元强度退化指数、扩容指数和Mohr-Column准则,建立了考虑围压对煤单元峰后力学行为影响的本构模型。根据煤岩单元变形过程,将煤岩单元渗透率演化分成2个阶段,即弹性压缩煤岩单元渗透率减小阶段及煤岩单元破坏后的渗透率增加阶段。分析了单元弹性变形、剪切破坏和拉破坏与渗透率之间的关系。煤岩单元弹性压缩和拉伸引起单元内孔隙空间的变化,进而影响单元渗透率;煤岩单元剪切破坏在单元内形成共轭剪切带,在剪切带内的流体流动服从平行板定律,给出了基于单元体应变的剪切带宽度和渗透率计算公式;煤岩单元拉破坏在单元体内形成"十"字型裂隙,在裂隙内的流动也服从平行板定律,给出了基于单元体应变的裂隙宽度和渗透率计算公式。结合热传导理论建立了液氮冷却煤层的温度-变形-破坏-渗透率演化模型,并在FLAC下利用Fish函数方法予以实现。数值算例研究了液氯注入辽宁王营子矿某煤层气抽放井后煤层的变形、破坏和渗透率演化过程。结果表明:1)煤受液氮冷却作用后发生体积收缩,越靠近钻孔温度梯度越大,收缩变形越大,温度拉应力越大,越容易破坏,形成拉破坏区。液氮注入冷却10d后的拉破坏区约0.65m宽。2)在拉破坏区,单元内形成了贯通的裂隙,单元体渗透率显著增长,液氮冷却10d的单元渗透率最大增长幅度可达1.97×105倍。3)远离钻孔区域,拉应力也使得煤的渗透率有所增加,增加幅度为1%~14%,远小于破坏区。4)随着冷却时间增加,破坏区域扩大,但增长速率逐渐减缓,这表明在工程实践中冷却时间过长,不一定能取得更好的冷裂效果。5)液氮冷裂的主要影响区域在1.0m左右,但实际工程中钻孔内压力、煤岩体内水的相变等对煤岩的实际变形和破坏也有很大影响,从而使得液氮冷裂的影响区域更大。6)模型能较好地反映液氮冷却煤体变形-破坏-渗透率演化过程,从而为评估液氮冷却煤岩增透效果提供一种简便、可行的方法。     

纤维铺放设备张力控制系统设计

针对纤维自动铺放设备中纤维张力控制要求和传统张力控制系统存在的问题,设计了重锤式张力控制系统。该系统将重锤作为张力控制缓冲环节,通过控制重锤位置间接控制张力。系统以运动控制器为控制核心,交流伺服电机为执行元件,激光位移传感器为检测元件。采用模糊PID作为重锤位置控制算法,以充分考虑重锤加速度对纤维张力的影响,避免张力波动。样机实验结果表明:该张力控制系统在有效避免铺放过程中的断线、松弛等问题的同时,其纤维张力的静差率和波动率均能满足工程实际要求。     

港西三区聚表二元驱中表面活性剂优化筛选

聚表二元驱是最具有发展潜力的三次采油技术,对其表面活性剂的优化筛选的研究有利于提高其驱油效果。针对大港油田港西三区,研究了4种不同类型的表面活性剂的二元体系对原油的界面张力性能、润湿性能、乳化性能、洗油性能,为现场优化筛选表面活性剂提供了依据。结果表明:KPS界面张力较小,但改变润湿性能力、乳化能力、洗油能力最强;DWS-3界面张力最低,改变润湿性能力、乳化能力、洗油能力较强;甜菜碱界面张力较小,改变润湿性的能力、乳化能、洗油能力较弱;十二烷基磺酸钠界面张力最大,且改变润湿性能力、乳化能力、洗油能力最弱;考虑到采出液破乳问题及经济效应,建议港西三区聚表二元驱采用表面活性剂DWS-3。     

气田采出水乳化规律及其与界面张力的关系研究

为了得到不同影响因素对气田采出水乳化的作用规律，以及乳化规律与界面张力的关系，首先研究了气田采出水的矿化度和主要无机盐（CaCl₂、NaCl）浓度对其乳化规律和界面张力的影响。研究发现：静置初始乳化程度、乳化稳定性和界面张力均随矿化度或无机盐浓度的增加而逐渐降低；增加相同质量浓度的CaCl₂或NaCl时，CaCl₂对乳化程度和界面张力的影响更大。其次，通过研究不同泡排剂含量下的乳化规律，发现增加微量泡排剂就可大幅提升静置初始乳化程度和乳化稳定性：泡排剂质量分数从0仅提升至1‰，静置初始浊度即提高1倍，静置48 h后浊度的降低幅度从94%降至43%。此外，增加矿化度和泡排剂含量均会使油/水界面张力降低，不过二者对静置初始乳化程度的变化趋势影响相反，说明仅凭界面张力的变化无法判断初始乳化程度上升或下降的变化趋势。但对比不同影响因素下界面张力的变化幅度和静置初始乳化程度的变化幅度发现，在单因素实验中，当界面张力的变化幅度越大时，气田采出水静置初始乳化程度的变化幅度也越大。     

一种无传感器的恒张力控制系统设计

针对传统有张力或位置传感器的恒张力控制系统存在机械复杂、动态性能差、因配套机械引起的张力波动大等缺点,研制了一种无传感器的恒张力控制系统。建立卷径模型、张力观测模型和张力调节模型,采用数字信号处理器作为核心控制器,通过电流型矢量变频器与收卷电机构成高精度位置闭环控制系统,利用两台电机间的转速差间接实现张力控制。该控制系统具有结构简单、张力控制方便的优点。将新系统运用于无碳复写纸的分切加工工艺,实验结果表明,系统稳定可靠,具有良好的控制效果。     

灰色预测模型在冷轧动态张力控制中的应用

针对PID控制器参数保持不变时很难保证轧机架间张力稳定在裕量范围内的问题.在分析轧机辊缝与速度动态张力控制原理的基础上,推导出机架间张力控制对象的数学模型,并利用灰色预测PID控制方法,实现了机架间张力稳定控制.从仿真数据和实际应用结果数据可以得出,此方法对比其他传统PID控制方法,能够有效地保证张力系统较高的动静态控制性能和干扰抑制性能要求,且控制精度更高.