不同因素作用下致密灰岩声波特性和孔压关系研究

灰岩的成岩作用复杂,常规的孔隙压力预测方法不再适用;可以利用灰岩的声波性质和孔压之间的关系来实现孔压的预测。为了探究致密灰岩声波特性和孔压之间的关系,对苏里格气田马五组灰岩岩样进行了声波特性试验,研究了孔隙度、层理、围压和轴压等不同影响因素作用下,灰岩纵横波波速随孔压的变化规律及其产生的原因。实验结果表明,灰岩的孔隙度与渗透率没有特定关系;纵横波波速与孔压的关系呈现规律性变化。当孔压较小时;纵横波波速变化较小,当孔压增大到一定程度后,纵横波波速随孔压的增大而迅速减小,这种现象可以通过有效应力来解释。随着孔隙度的增加,纵横波波速会呈现非线性减小;平行层理方向纵横波波速要大于垂直层理方向,因为平行层理方向声波阻抗小;不同围压和轴压作用下,灰岩纵横波波速随孔压的变化规律相似,并且在孔压较小时,纵横波波速相差不大,当孔压增大到一定程度后,纵横波波速之间差距变大。     

利用瞬态正压波确定天然气管道冰堵位置

提出了利用管道水击过程中的正压波确定天然气管道冰堵位里的原理和方法。其原理为当管道堵塞时,在管道首端发出一正压波,正压波沿管道向下游传播遇堵塞物后反弹向首端传播,在管道首端可以获得两次正压波信息,通过采集管道首端压力信号,并利用小波变换法提取压力信号突变信息,获得正压波两次通过传感器的时间差,最后结合正压波波速确定管道冰堵位置。具有所需设备少,操作费用低,操作简单等优点,有着广阔应用前景。     

管道系统泄漏检测的瞬变水击压力波法

管道系统的泄漏影响着瞬变水击波波形的畸变和衰减特性,比较研究了两种阀门关闭激励速度对管道泄漏瞬变检测精度的影响.在此基础上,基于阀门部分快速关闭,提出管道系统泄漏检测的瞬变水击压力波法,即利用第一个瞬变压力波波形上的间断点时刻定位泄漏位置,间断点衰减幅值辨识泄漏量,并通过不计算管道内部计算断面的特征线法理论推导出了泄漏量参数与该衰减幅值之间的关系式.给出了该方法的检测步骤,并对该法进行了数值验证.仿真结果表明该方法简单、有效.     

垂直管道水力输送的水击研究与AMESim仿真分析

为降低深海采矿中矿物垂直水力提升中的水击现象,根据垂直管固液两相流的特征,考虑固液两相流密度、浓度、弹性模量等特点,对垂直管水力提升不稳定流开展研究。推导出粗颗粒—匀质浆体两相流提升水击压力波波速方程、连续方程和运动方程,并且基于AMESim软件搭建了垂直管道水击仿真模型。分析了不同管道长度、不同管道直径以及不同颗粒浓度下的水击特性。仿真结果表明:每增加18 m管道长度,平均可以降低约12%的压力峰值,同时减小压力波对管道壁的冲击;每增加10 mm管道直径,也可以降低约7%的压力峰值,但流速增加,紊流强度增大;粗颗粒浓度每增加6%,压力峰值相应增加约2%,与此同时对管道壁的冲击也增加。研究方法及结论对于实际深海采矿中的垂直管道提升具有指导借鉴意义。     

非饱和土地基中体波传播特性研究

基于非饱和土波动控制方程，引入Helmholtz势函数，经过Fourier变换，推导得出了非饱和土中体波的弥散特征方程。考虑饱和度的变化对动剪切模量等参数的影响，通过数值模拟分析了非饱和土中饱和度、频率和固有渗透系数等因素对体波波速和衰减系数的影响。结果表明：饱和度对P₁波、S波波速有显著影响，对P₂、P₃波波速影响较小；高频率下饱和度对4种体波的衰减系数均有显著影响。频率对P₂、P₃波波速影响显著，而P₁波和S波波速几乎不受频率的影响；频率对P波和S波的衰减系数影响显著。固有渗透系数对3种P波的波速和衰减系数影响较大，对S波影响较小。     

水平管道内甲烷爆炸压力传播实验

借助自行研制的瓦斯爆炸水平管道模拟巷道,通过实验研究低浓度瓦斯爆炸特征参数及爆炸压力在水平管道内的传播规律。结果表明：爆炸极限范围内的甲烷气体,在燃爆腔体内（点火段附近）爆炸超压随甲烷浓度的增大呈先增大后减小的趋势;甲烷体积分数为9．4％时,爆炸压力最大,为0．165670MPa,对应时间为76．8ms。在燃爆腔体一扩散管路内,气体爆炸压力峰值呈波动性变化;距点火段3600mm处、体积分数为9．4％的甲烷气体爆炸压力最大,爆炸超压为0．181228MPa。实验中甲烷爆炸超压的体积分数为9．4％。该研究为管道及煤矿巷道瓦斯爆炸事故分析提供了参考。     

自激振荡脉冲磨料射流中波速对频率的影响

自激振荡脉冲磨料射流的振荡频率直接决定着磨料的加速效果和射流的空化效应,分析了自激振荡脉冲磨料射流中压力扰动波的传播速度及其对射流振荡频率的影响规律,数值计算表明：磨料的浓度、密度及体积 弹性模量对波速影响幅度很小,而气体的存在对射流中波速影响很大,很少量的气体就会使波速降低很大,射流振荡的频率随波速的减小而明显增大。结果对设计自激振荡脉冲磨料射流喷嘴有指导意义。     

ZrO2泡沫陶瓷对瓦斯爆炸的影响

为有效阻隔煤矿井下一次瓦斯爆炸后伴随的连续爆炸或多次爆炸,在爆炸实验管道内设置ZrO2泡沫陶瓷阻隔爆装置,进行瓦斯爆炸实验,分析ZrO2泡沫陶瓷的厚度和孔隙度对瓦斯爆炸压力波波速及超压的影响。结果表明：设置陶瓷阻隔爆装置后的爆炸压力波上升速率和超压较空管时均有所下降;30 mm厚的陶瓷对前驱压力波上升速率的衰减作用明显;泡沫陶瓷能够抑制爆炸波能量的传播,降低爆炸强度。该结果为煤矿阻隔爆技术的研究提供了新思路。     

三相流管道输送技术研究

通过模型试验的方法研究了管道输送加气减阻的机理,分析了影响减阻效果的因素,进行了延长排距的计算,利用模型试验研究的结果进行了实船试验.研究表明,在绞吸式挖泥船的排泥管中加入适当压力和一定体积分数的气体,可以降低管道输送阻力和延长排距.     

管道障碍物对连通容器内气体爆炸的影响

对管道内存在障碍物时的连通容器气体爆炸进行研究,与管道内没有障碍物时的情况进行对比,考察管道内障碍物的位置和内径对连通容器压力变化的影响,分析不同条件下连通容器内气体爆炸的压力变化规律。结果表明:管道内障碍物加速了连通容器内气体反应的进行,且随着管道障碍物内径的变大,传爆容器的燃爆压力峰值先变大后变小;改变障碍物的位置,障碍物离起爆容器越近,传爆容器越早到达燃爆压力峰值。传爆容器内气体爆炸产生的压力波在管道内经过障碍物时,压力波有一定程度的削弱。障碍物在连通容器爆炸过程中起的主要作用:增加气体扰动,增强湍流强度,从而加速反应;阻碍压力波传播,削弱压力波强度。     

按非Fourier定律分析陶瓷薄膜受热沉积作用的热力耦合问题

考虑热传导的非Fourier定律,并且在温度控制方程中计入应变和应力变化的热效应,在应力本构方程中计入了温度变化的影响,得出了各向同性线性热弹性温度梯度非Fourier物质的热力双向耦合方程,且对有限厚度陶瓷薄膜,给出了边界受单一脉冲热沉积的典型一维瞬态问题的数值结果.讨论了延迟时间对温度增加量和应力分布的影响.主要结论:对陶瓷类介质,由于热渡波速和膨胀波波速有极大的数量级差异,热力耦合对传播速度影响甚微,即以十分接近热波波速和膨胀波波速传播.由于外加作用是以热学量给出的脉冲热沉积,因此传播的主要控制速度是热波波速.传播的力学量属高阶小量.     

上倾管道充气排液过程两相流动特性

在直径为40 mm、倾斜角为20°的管道内,以空气、水为试验介质,利用高速摄影仪和数据采集仪对上倾管道充气排液过程气液两相流动特性进行研究。建立跟随气泡和领先气泡速度比与气泡距离的关系,对比不同入口气体流速下管道内部压力、流量、气泡变化特性。结果表明,充气排液过程分为4个阶段,气体侵入和气液喷发阶段是气液混合物产生阶段,此阶段上倾管内流型以段塞流为主。管道底部压力和出口流量随气体流速的增大而增大,排空时间随气体流速的增大而减小。气体侵入过程气泡呈合并趋势,入口气速越大气泡越长,形状越不规则,领先气泡的速度和液体速度呈线性关系。Hout公式与本文中拟合公式最为接近。     

LM-BP神经网络在泥页岩地层横波波速拟合中的应用

首先依据弹性波理论对影响纵横波波速的参数进行分析,明确影响横波波速的参数主要包括密度、应力载荷及应变量。根据分析结果,分别测试不同岩性、饱和状态、围压及轴压条件下的岩石纵横波波速。最后以实验结果为最初样本,通过训练LM-BP神经网络,对横波波速实验结果进行拟合,拟合平均相对误差为2.22%。结果表明,岩性、含气性及应力状态是影响纵横波波速主要因素,利用LM-BP神经网络的多条件拟合横波波速具有更高的精度。     

一种不受波速影响的单端行波故障测距新算法

采用提升小波变换和奇异性检测原理对电流行波到达母线测量端的时刻进行检测.首先利用初始行波、故障点反射波及对端母线反射波计算出行波波速,然后在常规单端行波故障测距算法的基础上,通过消去行波波速参数,提出一种不受行波波速影响的单端行波故障测距新算法.PSCAD和MATLAB仿真验证结果证明该方法具有很高的测距精度和实用性.     

丝网结构对容器管道开口系统气体爆炸的影响

为研究丝网结构对容器管道开口系统气体爆炸的影响,通过改变丝网结构的层数和目数,对连接有一段管道的球形容器进行实验。研究发现,当系统处于开口状态时,在管道处加入具有抑爆效果的丝网后,容器内最大泄爆压力增大,且最大泄爆压力随着丝网层数以及丝网目数的增加而增大。建立数学模型对容器内部最大泄爆压力进行拟合,通过拟合公式发现,丝网层数对容器管道开口系统气体爆炸时的最大泄爆压力有一定的影响,并且开始时最大泄爆压力随着丝网层数的增加而增加,随后丝网结构对最大泄爆压力的影响逐渐减小,最大泄爆压力趋于稳定。     

起伏天然气掺氢管道气体静置分层过程数值研究

天然气管道掺氢输送被认为是当下清洁、经济转运氢能的方式之一。利用计算流体力学方法,研究了均匀掺入不同体积分数氢气的起伏天然气管道停输后气体静止分层的过程,重点分析了起伏高差对静置分层发展历程及稳定后氢气最高体积分数的影响。结果表明,倾斜管内气体剪切作用尤为明显,气体流动可分为4个阶段:剪切启动与增强阶段、剪切起旋与衰减阶段、旋涡消亡与流动平整阶段、流动减速与垂向分层阶段。气体流动的强弱直接决定了管内体积分数的变化历程。起伏高差和管道长度同时增加的条件下,气流剪切作用加剧,静置分层达到稳定所需的时间更长。因而,需依据氢气风险浓度确定停输检修的安全窗口期。     

电子波波速的物理机制分析

通过对几种电子波波速的理论分析 ,得出电子波波速实质上是电子建立时空形象的信息速度     

颗粒增强复合材料的界面损伤对有效波速的影响

研究了具有非完好黏接界面的球形粒子对弹性波的散射以及含分布球形增强粒子的复合材料中的弹性波多重散射．首先,在弹簧模型下研究了单个球粒子的弹性波散射问题．然后在统计平均意义下研究了具有随机分布粒子的复合材料中的有效波以及有效波波速和衰减的计算公式．进一步,根据有效波波速和衰减对界面常数的依赖关系,研究了界面损伤对有效波波速和衰减的影响．在此基础上提出了一种依据超声测量数据对界面损伤进行无损估计的方法．针对Sic—Al复合材料进行了数值模拟．计算了不同界面损伤程度情况下的有效波波速和衰减．并利用遗传算法对含不同误差水平的合成实验数据就界面损伤进行了反演计算．数值结果表明对含随机误差的合成实验数据进行反演计算能对界面损伤程度作出近似的估计并且反演算法对不同误差水平具有相对稳定性．     

拉索应力波传播速度与能量衰减特性试验研究

通过在单根钢丝、无张力索及张拉索上进行不同声源的声发射试验,分别获得了应力波在不同传播介质中的首波波速、能量衰减规律及频谱变化情况.结果表明:单根钢丝上的首波波速接近圆杆一阶纵波理论值,拉索中的首波波速则略小于钢丝;索中能量衰减,受张拉力影响,张紧的拉索能量衰减要远小于无张力索,实桥拉索可采用0.447这一实测能量衰减因子进行断丝源的能量反演.     

输气管道泄漏瞬态仿真分析

针对气体管道可能发生的泄漏工况,基于气体管道瞬变流动模型,结合泄漏边界条件,采用数值解法仿真得到泄漏后管道任一位置压力流量随时间的变化,并通过模型法对泄漏位置实时计算。结果表明：未泄漏稳态计算时,公式法和模型法的计算结果基本相同。管道泄漏后会产生负压波,导致全线压力降低,泄漏点上游流量增大,下游流量减小。压力波先后传播到管道首末端,在传播到管道首末端时会发生反射,随着压力波反射次数的增加,管内压力和流量会逐渐达到稳定状态。气体管道发生泄漏后,压力波向上下游传播,在各点产生的压力波幅呈指数规律衰减。利用管道泄漏后稳定状态时的起终点压力和流量结果计算得到的定位结果与真实值更接近。