孔隙介质中油相非平衡吸附的数学模型

针对目前理论上描述储层孔隙介质时对流体吸附的研究很少的问题,把油相（凝析油、原油）看作为一个多组分液态烃的高分子溶液,以吸附过剩量为基础,用基团贡献法（UNIFAC法）确定溶液中各组分的活度系数,引入相平衡数据热力学一致性的检验方程（GibbsDuhem）,并结合达到吸附平衡时吸附相和体相的逸度相等、以及其他关联式得到平衡态吸附数学模型的一般表达式;同时考虑到相间存在质量传递,相平衡过程不可能在瞬间完成,从而引入与时间相关的组分模型,得到非平衡吸附的数学模型。     

储层多孔介质中烃类液体非平衡吸附实验研究

油气体系在地层多孔介质中储集和渗流,与储层多孔介质形成一个相互作用的系统.由于储层岩石孔隙小、比表面大,部分流体将吸附于孔隙表面,形成吸附相,进而影响流体相态和渗流规律,尤其在低渗透多孔介质中,吸附现象更为严重.在分析研究多孔介质中液烃吸附特点的基础上,进行了真实岩心中三元烃类液体混合物的吸附实验研究.研究结果表明,对于低渗透储层,吸附的影响不能忽略.     

非平衡吸附单相煤层气井底压力

为了给煤层气勘探和开发提供科学依据,必须对煤层气井井底瞬时压力进行分析。根据煤层气的地质特征及煤层气的产出机理,以多孔介质不定常渗流理论为基础,按垂直井、无限大煤层考虑,在一定的假设条件下,建立了非平衡吸附单相煤层气的数学物理模型,研究了非平衡吸附煤层气井底压力与煤层之间的关系,给出了煤层气井井底瞬时压力分析方法和步骤,从而可获得有关煤层气参数和井筒参数,为煤层气的开发提供理论依据。     

氧在银表面吸附的非绝热近似动态学计算

用非绝热近似含时薛定格方程对Ｏ２在Ａｇ（１１０）表面上的吸附进行了计算。计算结果表明：较低温度时，主要呈现氧的分子态吸附，氧处于电荷转移状态Ｏ２＾－；较高温度时，主要呈现氧的原子态吸附，吸附过程可能经历电荷转移状态Ｏ２＾－；氧分子的振动激发，有利于分子态吸附，但对原子态吸附无影响。     

吸收器内出现非等温吸收解析层的讨论

非等温吸收时，吸收器内存在着传质与传热的共同作用，通过传质、传热共同作用的数学模型，可求得吸收器内温度、组成沿接触面积的变化特性，从变化曲线可以找到吸收器内出现“解析层”的部位，宽度及原因。从而为防止“解析层”的出现提供依据，采取有效的预防措施     

可燃性气体临界燃烧爆炸的非平衡统计模型

本文给出了一个模拟可燃性气体燃烧反应的自催化非平衡统计模型,该模型能够基本描述可燃性气体稳定燃烧和失稳爆作的反应过程.引用对该模型稳定性分析的结论,具体分析了该模型稳定燃烧和爆炸转换的临界条件和两种特例,并讨论了其临界爆炸机理.     

非等温化学机的最大功率输出特性

基于内可逆非等温化学机的循环模型,综合考虑有限温差热传递和有限化学势差质量传递的不可逆性,导出了循环功率的一般表达式,进而讨论循环的最大功率输出特性以及传热传质不可逆性对最大输出功率的影响.     

真空集热管—水冷型太阳能吸附集热床的理论和实验研究

为提高太阳能吸附集热床的集热和散热性能,本文设计了一种新型真空集热管—水冷型太阳能吸附集热床。以活性炭纤维—甲醇为工质对,建立了吸附床非动态平衡吸附传热传质数学模型。以南京夏季典型一天的太阳辐射强度和温度为条件,模拟了吸附床内各点温度、压力、吸附率等随时间的变化规律。实验研究表明,在吸附阶段通水冷却可以迅速降低吸附床的温度,并验证了所建立数学模型的合理性,为系统的进一步优化设计提供了依据。     

平板通道中热局部非平衡对努塞尔数的影响

利用傅里叶级数,研究了多孔介质平板通道中Darcy流体热局部非平衡对努塞尔数的影响.考虑流体流动方向的热传导以及固相和流相相互作用的粘性耗散,根据热局部非平衡的两能量方程模型,得到了常壁温时多孔介质固相骨架温度和孔隙流体温度的解析解.针对不同的物性参数,给出了局部努塞尔数的分布特征.通过参数研究,揭示了热局部非平衡时强迫对流努塞尔数的响应特征.     

二元合金非等温凝固枝晶生长的数值模拟

采用相场方法对二元合金的非等温凝固进行二维数值模拟.以Ni-Cu合金为例,研究了在不同热扩散系数和不同溶质梯度系数下枝晶的生长以及二元合金的溶质分布.研究结果表明,随着热扩散率的增大,包围等轴晶的热扩散层增厚,抑制了侧向分支的生长,从而使侧向分支生长不发达;其次,热扩散率的增大,使得溶质场扩散层也明显增厚,溶质截留现象不明显,但在溶质场界面前沿产生明显溶质偏析;当溶质梯度系数增大时,相场形貌厚度并不产生影响,但溶质场扩散厚度却显著增加,而溶质偏析程度得以降低.     

基于Femlab的煤层气瞬态非平衡吸附的数值模拟

煤层甲烷运移模型的非稳态模型考虑了气体体积分数梯度的影响,使得求解复杂,计算量大,给实际应用带来困难.针对此问题,采用Femlab商业数值模拟软件,对所建的非稳态模型进行了模拟求解.结果表明:该软件模拟的产气量与资料显示的实测数据有较好的拟合关系,分布曲线能够较好的预测煤层中甲烷气的运移和分布规律.该软件的模拟结果有较高的借鉴价值.     

均一化吸附床吸附过程的数值分析

建立均一化吸附床动态吸附模型,并对Al掺杂硅胶与NW-162 2种新型吸附材料的除湿过程进行模拟.研究结果表明,Al掺杂硅胶与NW-162 2种新型吸附材料的应用使除湿系统的吸湿速率提高了20%,持续工作时间增加了40%.通过对各种材料的模拟计算,可为实际除湿过程提供指导依据,并能加快新材料在除湿系统中的实际应用.     

温度试井模型及其应用

试井是人们测取油气井不同工作制度下井底压力和温度的过程。但在常规的试井中,温度被假定为常数。但在实际测试中,温度是变化的。针对此情况,在能量守恒的基础上,根据傅里叶定律推导出产层处温度与地层热力学性质的关系,绘制了温度理论图版。通过选取不同的热力学参数值,得到了影响温度试井的热力学敏感性参数。在此基础上,根据建立的温度试井模型,反求有代表性的热力学参数。     

地铁运行诱发的环境振动数值模拟与模型预测

通过建立列车、轨道、隧道和地基土三维振动仿真模型,分析了列车速度、地基土特性和隧道埋深3个因素对地面环境振动的影响规律,并与部分实测值进行了比较.基于回归分析,提出了多因素影响下的地面环境振动简化预测模型.研究表明:建立的数值模拟方法和预测模型能够较真实地反映地铁运行引起的地面环境振动的实际情况;随着列车速度增加,地面竖向振动加速度增大,且距离地铁线路越远,速度的影响越显著;距离地铁线路越远、地基土的卓越周期越大或隧道埋深越深,地面竖向振动加速度均越小,且地基土的卓越周期越大,振动在地基中的衰减越快.     

Thermodynamic analysis of adsorption process at a non-equilibrium steady state

By using the non-equilibrium thermodynamic approach, the possibility of the existence of a steady state for non-equilibrium ad-sorption with a temperature difference between body gas and adsorbed gas was confirmed and the steady state was determined. The chemical potential difference between body gas and adsorbed gas was obtained and equations for evaluating the adsorption entropy and the isosteric heat of adsorption were derived. The changes of the adsorption entropy and the isosteric heat of adsorption at the non-equilibrium steady state relative to those at the equilibrium state were calculated and the results were compared with those obtained using the traditional equilibrium thermodynamic method. The comparison suggests that the changes of the adsorption entropy and the isosteric heat of adsorption obtained using the non-equilibrium thermodynamic approach are related with not only temperature but also adsorptive state, while those obtained using the equilibrium thermodynamic method are only a function of temperature. The main reason is that the present study treats the adsorption and gas temperature change as an integrated process and considers their interaction, whereas the equilibrium thermodynamic approach separates the adsorption and gas temperature change as two independent processes and neglects their interaction.     

非均衡动态网络设计模型及求解

分析了道路新建或改建过程中开放部分交通导致交通网络交通流由均衡到非均衡再到均衡的变化过程,根据网络摸索过程理性行为建立网络交通流演化模型。在此基础上,以最大化消费者剩余为目标,建立了动态非均衡网络设计模型,并采用智能优化算法对模型进行了求解。     

变压吸附空分制氧非等温过程模拟

就变压吸附空气分离制氧过程，对接近真实情况的非线性、非等温模型构成的偏微分方程组，采用正交配置进行空间离散化和三阶半隐式龙体库塔法的数值计算方法，研究了变压吸附过程中床层内温度和浓度的动态行为，考察了清洗比、吸附压力、进气流量、吸附时间等操作参数对过程性能的影响，为过程优化设计建立基础。     

岩石破坏机理的LCA模型数值模拟

基于弹塑性损伤理论,结合细胞自动机以及格构模型的优点,提出了格构细胞自动机模型,通过模拟岩石破坏过程的基本思路、模拟岩石非均质性、破坏过程声发射等具体方法,用于模拟岩石的劈裂破坏机理,定量地给出了预制裂纹岩石劈裂应力-应变曲线和声发射数。跟无预制裂纹试件相比,有预制裂纹的劈裂试样在劈裂过程中,虽然开始稍稍偏离了加载方向,但由于预制裂纹的导向作用,裂纹通过预制裂纹,重新回到了加载方向,直至贯通。从试验过程和结果上看,模拟效果是比较好的。     

基于滤波器湍流模型的水翼空化数值模拟

采用界面捕获法,在均相流模型假设下,引入滤波函数修正了RNG k-ε湍流模型,基于正压流体假设的状态方程空化模型.采用SMPLEC算法,数值求解雷诺平均的Navier-Stokes方程,模拟了二维NACA66(Mod)翼型的定常、非定常空化流动.计算得到的翼型表面压力分布与试验结果基本一致,较好地模拟了非定常空化云的初生、发展、断裂和脱落的周期性过程,非定常流动的斯特劳哈数与试验结果相吻合.给出了2个时刻的翼型表面速度矢量场,分析了空泡内部流动结构,结果发现翼型空泡尾部的反向射流是引起翼型表面局部压力升高,进而导致空泡发生断裂及空化云脱落的重要原因.