高压天然气水合物生长动力学及浆体黏度特性

为探究油气混输管道中天然气水合物的生成及流动特性,得到实际混输管道天然气水合物浆液的安全运行规律。运用高压天然气水合物实验环路,进行了油水乳液体系天然气水合物浆液流动实验。通过控制变量法研究了不同初始压力、初始质量流量与加剂量对天然气水合物生成诱导时间、管内浆液表观黏度、密度以及水合物体积分数等的影响,结果表明：初始压力越高,水合物生成诱导时间越短,由初始压力5.3 MPa下的1.47 h缩短至6 MPa下的0.71 h,缩短了约51.7%,水合物在生成过程中反应越剧烈,不利于运输的安全;初始质量流量越大,水合物生成诱导时间越长,由初始流量895.3 kg/h下的0.76 h增加到1 414.6 kg/h下的0.90 h,增加了约18.4%,表观黏度波动幅度越小,运输过程越平稳安全;增大阻聚剂的加剂量对水合物诱导时间影响较小,但水合物大量生成阶段现象越平稳,水合物生成后管内水合物体积分数越小,浆液输送性越好;在流动过程中若流速下降,压降反而增加,则说明水合物体积分数的聚并很明显且管内浆液表观黏度很大,管道堵塞风险较大。     

喷雾制取天然气水合物过程的特性

考虑到水的雾化可以有效提高气-水接触面积,有助于提高水合物生产速率,设计和建造了一个半间歇式雾流强化水合物实验装置,用于探索和揭示喷雾强化天然气水合物制备过程的基本特性,包括制备水合物的形态特征,形成过程中参数的变化规律,以及系统初始压力和初始水温度对形成过程诱导时间的影响.实验结果证明,在半间歇式反应器中,喷雾强化方式可以制取天然气水合物,并能有效地缩短水合物形成的诱导时间.水合物的制备过程中,喷雾的启动会引起系统内部压力有短暂的升高.     

液-液直接接触式制取流体冰的液滴形成特性

分散液体破碎形成液滴过程是液-液直接接触式制取流体冰系统的关键环节.基于图像采集与处理方法实验研究了非相溶冷媒(环境液体)中水(分散液体)喷射形成液滴特性,提出了分散液体破碎形成液滴的两种模式和3类射流破碎形状特征,获得了射流长度脉动和液滴平均粒径基于雷诺数的变化规律以及液滴形成的区域特性,确定了液滴粒径分布的经验分布函数.结果表明,随雷诺数的增加,分散液体破碎总是形成单液滴,其液滴形成模式由滴流发展为层流射流,且射流破碎形状由串珠单液滴向不规则液团转变,并演变为长条形液柱;在层流射流模式下,射流长度的脉动均具有随机和非周期特点,其脉动均值持续增长,液滴平均粒径则先减小后增加,其最小值出现在滴流向层流射流转变时.通过Pearsonχ2拟和优度检验,液滴粒径分布符合Rosin-Rammler分布函数,其显著性水平均达到0.03.     

制取大型块状冰的制冷系统设计

目前制取大型块状冰的制冷系统尚不成熟.对制取大型块状冰蒸发器的传热特点进行了设计及分析,建立了大型块状冰蒸发器的传热模型,得到了求解冻结成固定厚度块状冰所需时间的计算方法,以及结冰时间随厚度变化的预测公式.结合工业标准设备对制冰系统其他设备(压缩机、冷凝器、热力膨胀阀等),进行了选型设计计算.所建蒸发器传热模型对制取块状冰的制冷系统优化设计有指导意义.     

破冰船在冰层中连续破冰时的冰阻力预报

采用黏聚单元法构建冰层有限元数值模型,模拟破冰船在冰层中的连续破冰过程,对破冰船的冰阻力进行了预报;同时,使用多种经验与解析公式,预报了破冰船所受冰阻力.通过将数值模拟和经验与解析公式计算所得的冰阻力与模型试验结果进行对比,验证了数值模拟方法和经验与解析公式预报的适用性和准确性.结果表明,数值模拟所得的冰阻力较为准确,适用于预报破冰船冰阻力;各个经验与解析公式预报精度不尽相同,但都具有能方便快捷给出预报结果的优点.在预报连续破冰过程的冰阻力时,可根据实际需要选择合适的预报方法.     

钢铁渗铝过程中渗层生长动力学

本文根据Fick第二定律,考虑相互扩散系数随铝浓度的变化规律,提出了适用于计算钢铁固体渗铝后渗层浓度分布的数学模型,并应用有限差分法建立了计算机模型。利用所提出的模型,计算了10、30、45、T8钢渗铝层的铝浓度分布曲线并进行了实际测量。实验结果表明。用计算机算出的数值与实测数值非常吻合。     

混凝土搅拌机启动过程中的动力学特性

目的为优化建筑构件自动化生产线,建立混凝土四杆搅拌机构建立力学模型,以获得搅拌过程中力学参数变化规律.方法运用机械原理的等效方法,进行运动学和动力学分析,通过能量等价获得电机选择,建立混凝土四杆搅拌机构的动力学模型,确定等效转动惯量和等效驱动力矩;在考虑电机启动特性条件下,建立启动瞬态过程的数值求解方法,分析计算启动过程搅拌参数随时间的变化规律.结果搅拌过程中,搅拌动力学参数都呈现周期性变化;1个周期中,功率消耗有2个极小值和2个极大值;负载启动时,搅拌机5个周期后趋于稳态.结论启动瞬态过程的数值求解方法,计算出启动过程搅拌参数随时间的变化规律,完成混凝土四杆搅拌机构力学模型分析,研究结果对建筑构件自动化生产线的推广应用具有重要意义.     

柴油替代燃料着火过程的动力学特性

在均质充量压燃着火（HCCI）条件下,对构建的柴油替代燃料化学动力学模型,应用CHEMKIN软件闭式均相反应器模块研究了柴油替代燃料中甲苯的存在以及在不同初始温度下甲苯的含量对柴油替代燃料着火延迟时间的影响,结果表明：柴油替代燃料的着火特性主要由正庚烷来控制,而柴油替代燃料中甲苯缓慢的氧化对着火特性影响不大。在较低的初始温度下,甲苯的含量对着火时间的影响是明显的。随着甲苯含量的增加,更多的着火延迟过程会出现。     

离合器接合过程的空气动力学特性研究

首次提出根据气动摩擦离合器接合过程中缸内气压变化的状况可将接合过程按阶段进行划分，并依此建立了准确且实用的描述接合过程空气动力学参数变化规律的数学模型，通过台架试验，证明了上述理论分析与试验结果相当吻合。     

制动器制动过程的空气动力学特性研究

在对气动摩擦制动器制过程台架试验研究的基础上，首次提出了按制动过程中气压变化可将其分为五个阶段，进一步建立了较为准确，又便于工程实际应用的制动过程空气动力学参数的变化规律。通过实验对理论结果进行了验证。为正确设计、使用及维修制动器提供了理论依据。     

黑龙江红旗泡水库冰生长过程现场观测数据的剖析

为了认识水库冰生长过程和冰对水库护坡的影响,于2008年12月中旬至2009年4月中旬在黑龙江红旗泡水库进行了冰面基本气象要素及冰内和水内温度测量、冰生长过程测量以及冰物理性质的观测,获得了水库淡水冰表面总辐射、反射、气温以及冰内晶体、气泡、密度、温度和冰厚度、水温等系列数据,并综合分析了每10 m in自动记录的气象水文要素和冰生长数据。分析结果表明：近冰面冰温同冰面总辐射呈现相同的变化趋势,但每日近表面冰温与气温比值峰值发生时间比辐射峰值发生时间滞后1.4 h;积雪影响冰厚度在水库内的一致性,但总体满足热力学生长规律;冰下水温在冰融化期间快速升高。     

顺排管束外蓄冰过程的环水温度变化特性

通过对有限空间等间距水平顺排恒壁温管束外蓄冰过程的实验研究，揭示了环水温度和中管周围水温的变化特征和降温特点，明确了环水和上下管间水的降温过程存在的对流和密度反转现象，以及在蓄冷过程中管间流场的相互作用．实验结果表明在初始水温度较高时，环水和中上管间的水降温过程会存在明显的降温停滞现象，并出现不同温度的降温平台．降温停滞平台的长短与初始水温以及盐水温度的高低有关．     

导线倾角与覆冰过程扭转因素对覆冰形状特性影响研究

输电导线覆冰严重威胁电网运行安全,准确预测导线覆冰形状和增长趋势,可以有效预防次生灾害的发生.已有输电导线覆冰增长预测模型较少考虑覆冰偏心扭转对导线表面覆冰形状的影响.为此,综合考虑覆冰偏心、风速等对导线的耦合扭转特性,建立输电导线动态扭转覆冰预测模型.基于预测模型对导线表面覆冰形状进行预测模拟并与文献实验数据对比,验证了模型的有效性.利用预测模型,进一步讨论导线倾角及温度、风速和MVD（水滴中值直径）对冰形和扭转速度的影响.研究发现,导线迎风面覆冰厚度随着倾斜角度的增加,分层现象逐渐明显.与水平布置（零倾角）导线对比,倾斜角度为60°时,导线覆冰面积分别增加18.26%（覆冰125 min）、26.30%（覆冰245 min）,扭转角度分别增加10.4°（覆冰125 min）、16.2°（覆冰245 min）,冰形呈“沟壑”状.     

薄膜外延生长中表面原子过程的动力学研究

从理论上研究了薄膜生长过程中原子在表面上的各种动力学表现，对原子扩散、原子团扩散、多层膜生长等过程的动力学行为进行了详细的分析，进一步探讨了薄膜生长的微观机制．     

深埋隧道施工过程的非线性动力学特性分析

为了地下空间的有效合理开发、施工优化、确保工程顺利进行,必需对深埋隧道围岩的稳定性进行分析.基于快速拉格朗日法和非线性动力学方法对隧道围岩的能量耗散特性进行分析,论证了围岩体的能量分布是其应力分布的决定因素以及由于岩体单元应力状态的变化而发生屈服准则的改变是其破坏的根本原因.阐叙了围岩系统状态和最大Lyapunov指数的关系,通过计算发现能量序列的最大Lyapunov指数为负数时,系统处于有序的定常态,围岩发生了急剧的屈服破坏现象,而最大Lyapunov指数为正数时,系统处于孕育变化的混沌状态,围岩处于相对稳定状态.     

高压流动体系CO2水合物生长动力学特性

为探明CO_2水合物在流动体系的生长过程及特性,借助高压循环可视环路装置,开展了一系列不同初始压力、载液量、流量下,CO_2水合物生成及浆液流动实验,得到了不同因素对水合物诱导时间及耗气量的影响规律。实验结果表明:在水合物大量生成阶段,管内温度突升、压力骤降,体系流量迅速下降直至稳定、压差呈先上升后下降的趋势; CO_2水合物诱导期随初始压力的增大而缩短,耗气量则随初始压力的升高而增加。在9 L-30 L/min的实验体系下,初始压力从2. 5 MPa增加到2. 8 MPa,诱导期缩短13. 2%,而初始压力为3 MPa时,诱导期仅为17. 4 min,缩短了36. 03%;诱导时间随载液量增加呈现先减小后增大的趋势,耗气量随着管路载液量的增加而降低;流量与诱导时间、耗气量呈负相关关系,随着体系流量增大,诱导时间缩短、耗气量减小。在2. 8 MPa-7 L的实验体系下,质量流量从20 kg/min增加到28 kg/min,诱导期从25 min缩短到18. 4 min,缩短26. 4%,而流量为20 kg/min时的耗气量是28 kg/min的2. 7倍。研究结论可在一定程度上为CO_2水合物的工业应用提供参考。     

利用冰的挠曲强度特性减轻桥墩冰压力

浮冰对桥墩的作用力在某些情况下是一项重要的荷载。冰的挠曲强度远小于其挤压强度。在桥墩上设置破冰锥体,可大大减轻浮冰的水平压力,同时还可把大块浮冰破碎成小块浮冰,有可能减少产生冰坝、冰塞。在北方地区河道中修建大跨度桥梁时,采用此方案,可能产生有利的效果。这一设想也可应用到有类似冰害的结构中。     

恒流特性埋弧焊接过程的机电一体化动力学模型

摘要：用微分方程建立了埋弧焊接过程中焊接电弧与焊丝机电一体的动力学模型,模型描述了焊接过程中焊丝一边送进一边燃烧的动态平衡关系。为稳定焊接电弧和提高焊缝成型质量提供了理论支撑。一个与送丝机特性、电弧特性、以及控制电路特性有关的复合时间常数是反映系统自动调节快慢程度的主要参数。     

三峡地区导线覆冰的特性及雾凇覆冰模型

根据对鄂西及川东地区输电线路因导线覆冰引起事故的调查结果,分析了三峡地区输电线路导线覆冰的基本特征,并从理论上建立了导线的雾凇覆冰模型。