无序衬底上二维磁化胶体的脱钉特性

利用朗之万分子动力学,数值研究无序衬底上二维磁化胶体的脱钉特性.发现衬底强度对磁化胶体的脱钉产生重要影响.随着衬底强度的提高,磁化胶体的脱钉存在从弹性到塑性的渡越.     

考虑岩石弹塑性变形的井周应力场计算模型研究

针对煤岩、页岩等岩石具有弹塑性这一特性，考虑岩石非线性硬化与软化变形，并耦合工作液渗滤作用，沿井筒径向方向将地层分为塑性软化、塑性硬化和弹性区，根据弹性区与塑性区交界处应力连续的特点，建立了耦合工作液渗滤和岩石非线性硬化与软化变形的井壁应力场模型。分析表明，塑性区大小与井眼流体压力、泊松比和地层初始孔隙流体压力呈正相关关系，与岩石强度呈负相关关系。与弹性状态相比，岩石塑性变形降低了井眼应力集中效应，岩石塑性变形对井周径向应力影响较小，但会使井周周向应力增加。     

地壳演化和变形的非线性动力学:1模型和数值模拟方法

综合考虑多因素和多过程间的耦合与反馈作用,建立了地壳演化与变形的综合的非线性动力学模型.通过建立岩石结构动力学将变形与岩性耦合起来;采用递增应力流变学方法将弹性、塑性、断裂变形结合并与流体和化学耦合起来.采用有限元和改进的Lagrangian方法求解动力学方程组,编写了模拟程序.应用该模型和程序可对不同尺度区域的地壳演化和变形的动力学过程进行1-3维数值模拟,并可应用于很多相关领域的研究.     

连续体力学

应用力学有三个分支：刚体的静力学和动力学、材料力学和流体力学一直是作为两个重要的专门领域发展的。统一固体力学和流体力学也已经逐渐发展成为一个重要的领域了。近来创造了许多新材料和复杂的材料，需要较好地应用这些材料，流体和固体材料的热力学性能之间的基本差别不再明显，在许多成形过程中，虽然固体材料仍处于固相，但它们的行为象流体，需要分析和模拟这些成型过程，现代的工程材料可以显示线性或非线性弹性、黏性、黏弹性、塑性、黏塑性或黏-弹-塑性。     

二维磁流变液的动力学特性

采用朗之万分子动力学,数值模拟研究了二维磁流变液系统的动力学特性.模拟结果表明,磁场会使系统出现链状结构,且随着磁场强度的增加,短链增长,束链出现,与实验结果一致;最大静摩擦力随着磁场强度的增加而减小,但随着无序点钉扎强度的增加而增大.此外,随着外加驱动力的提高,运动系统的链状结构更加明显,束链增多,表明粒子之间的关联会随着外加驱动力的增加而增强.点钉扎无序会破链状结构,破坏程度随着点钉扎强度的增加而增强.     

黏弹性流体中柔性丝线拍动的数值模拟研究

采用格子波尔兹曼方法结合有限差分方法求解黏弹性流体的运动方程,非线性有限元方法求解柔性丝线的运动方程,浸没边界法处理流固耦合,数值求解了柔性丝线在均匀来流中因流固耦合作用产生的自由拍动问题.通过与牛顿流情况的对比,重点考察了流体弹性效应对丝线拍动特性的影响.计算结果发现,对于流体弹性效应较弱的情况(We20),柔性丝线从稳定(静止)模态过渡为周期性拍动模态的临界质量比随着We数的增加显著增大;而对于弹性效应较强的情况(We20),临界质量比随着We数的增加渐近地趋于一常值.另外还发现,当质量比给定时,拍动丝线的阻力系数、拍动幅值和拍动频率均随We的增加而减小.以上发现表明,流体弹性效应的增强对丝线拍动和尾迹流动失稳脱涡具有明显的抑制作用.     

自由变形结构弹塑性分析的新方法

考虑目前塑性力学实验与理论上存在的众多分歧,从材料弹塑性变形的本质入手,研究受力构件应力分布与变形间的关系.对于一个受力结构,其内应力引起应变,受力较小时应力仅引起弹性应变,εij=Gijklσkl.受力较大后,应力的作用不仅产生弹性应变,也产生塑性应变,εij=εije+εijp.在小变形、弹性变形与塑性变形不耦合情况下,结构中的应力与弹性应变仍呈线性关系而与不受塑性变形的影响.按照以上思想对梁、轴受力结构进行了弹塑性分析,得出在弹塑性下梁、轴内应力呈线性分布,卸载后结构内有残余的塑性变形,而无残余应力.新认识比原有认识更符合结构弹塑性变形实际情况,并具有普遍意义.     

大功率超声波近井无机垢解堵的动力学机理

利用超声波在含流体储层多孔介质中传播的固/液耦合波动力学理论,大功率超声波解除近井带地层堵塞过程中,超声波在近井储层多孔介质中传播引起岩石骨架弹性形变、孔隙流体与骨架固体弹性错流和孔隙弹性变形引起流体挤压喷射流动等微观动力学特性;超声波作用引起储层多孔介质孔隙半径蠕动变化的动力学特征;超声波作用解除储层多孔介质中无机垢颗粒微观动力学特征;分析了大功率超声波作用下,近井带储层多孔介质中声能聚集引起岩石局部起裂的动力学特征.在此基础上,提出了大功率超声波解除无机结垢堵塞的无机垢体破碎作用、超声空化作用、超声摩擦作用、超声蠕动输运作用以及超声造缝作用等微观动力学机理.     

润滑剂黏塑性引起的弹流润滑偏离经典理论——Ⅱ.润滑机制的边界

将等温纯滚动线接触弹流润滑,分别视润滑剂流变行为为黏弹性的、黏塑性的和非连续介质流体的3种润滑机制.给出了这3种润滑机制所在工况范围的边界的数学表达式,将其工况范围示于U-W润滑状态图.这种对润滑机制工况范围的区分对于研究弹流膜厚具有重要意义,更具体地表明弹流润滑膜失效的演变过程.     

采矿工程中的流固耦合问题的复杂性浅谈

采动围岩变形与流体运移之间存在耦合作用,当这种耦合作用演化到一定程度时,围岩中裂隙贯通,流体的运动失稳而引发诸如突水、瓦斯突出等灾害.采矿工程中流固耦合问题的复杂性主要原因在于时变边界、运动形式多样、耦合关系复杂以及非连续、非均质、各向异性、非线性和非稳态流动等.本文从时变边界和耦合作用两个方面阐述采矿工程中流固耦合问题的复杂性.认为由于煤层的开挖和材料的破坏,岩体的边界随着时间变化,包括弹性区、塑性区、破裂(破碎)区之间的界面变化,边界的时变是采矿工程中流固耦合问题复杂性的根本原因.耦合关系的复杂性,使得动力学响应是算法的数值稳定性难以实现.     

液体磁性磨具基液改性实验分析

为克服液体磁性磨具在加工工件后再分散稳定性和抗沉降稳定性的不足,通过实验研究得知,六偏磷酸钠和聚丙烯酸(PAA)对磁性颗粒的分散稳定性及沉降稳定性均有较好的控制作用;加入纳米二氧化硅能够更有效地提高液体磁性磨具的沉降稳定性,有助于改善液体磁性磨具的再分散性能。     

扭旋叶片组合对静态混合器流场特性影响

运用FLUENT计算软件,对一个截面上安有一至四个扭旋叶片的静态混合器内流场分别进行模拟计算分析。结果表明： 单叶片静态混合器内仅有一个较大旋涡,而多叶片组合静态混合器内有数量为叶片数量二倍的旋涡,且两两旋向相反交替排列;按单叶片、双叶片组合、三叶片组合、四叶片组合顺序静态混合器内湍动能与湍流强度呈递增趋势;在同一流速下按双叶片组合、三叶片组合、单叶片、四叶片组合顺序各混合器流体阻力逐渐增加。     

提液措施对聚驱效果的影响

油藏数值模拟是研究聚合物驱影响因素的重要手段之一。利用数模方法建立一注四采典型模型,研究聚驱合理的提液时机、不同渗透率级差对提液效果的影响程度以及提液对油井剖面改善情况的影响,为油田提供聚合物驱动态调整依据及有效手段。研究认为:无论单层还是多层非均质地层,聚驱时提液的增油效果均好于聚驱不提液的效果,提高采收率7.25%~8.77%;多层非均质地层比单层聚驱效果差;纵向渗透率2倍级差和5倍级差时,提液最佳时机为整体见效后;10倍级差时,注聚时提液和见效时提液效果相同;对于纵向非均质程度高的地层,高峰期后提液不利于扩大中低渗透层波及体积。     

Influence of the low-frequency source parameters on the plasma characteristics in a dual frequency capacitively coupled plasma reactor: Two dimensional simulations

A two-dimensional (2D) fluid model is presented to study the discharge of argon in a dual frequency capacitively coupled plasma (CCP) reactor. We are interested in the influence of low-frequency (LF) source parameters such as applied voltage amplitudes and low frequencies on the plasma characteristics. In this paper, the high frequency is set to 60 MHz with voltage 50 V. The simulations were carried out for low frequencies of 1, 2 and 6 MHz with LF voltage 100 V, and for LF voltages of 60, 90 and 120 V with low frequency 2 MHz. The results of 2D distributions of electric field and ion density, the ion flux impinging on the substrate and the ion energy on the powered electrode are shown. As the low frequency increases, two sources become from uncoupling to coupling. When two sources are uncoupling, the increase in LF has little impact on the plasma characteristics, but when two sources are coupling, the increase in LF decreases the uniformities of ion density and ion flux noticeably. It is also found that with the increase in LF voltage, the uniformities in the radial direction of ion density distribution and ion flux at the powered electrode decreases significantly, and the energy of ions bombarding on the powered electrode increases significantly.     

钻井流体粘度对钻柱纵向振动的影响

针对气体钻井技术在低压油气田开发中出现气体钻井的钻柱振动和钻具破坏的问题,概述了气体钻井面临的钻柱振动问题、钻具破坏问题和解决问题的途径。介绍了位移激励法的钻柱纵向振动分析的数学模型和力学分析软件。对钻井流体粘度对钻柱纵向振动的影响规律进行了研究。数据表明,钻井流体的粘度对钻柱的纵向振动影响较大。在一般情况下, 钻井流体的粘度越小, 钻柱的振动幅度越大。钻井流体的粘度对钻柱振动的共振频率影响不大。气体钻井虽然提高了钻进速度,但同时也对钻具防破坏技术提出了更高的要求。     

钻井工程中沥青与钻井液动态置换规律实验研究

钻井工程中钻遇活跃沥青层时,涌漏并发等恶性事故严重影响钻井作业的正常进行。针对中东Y油田沥青层钻井面临的严重钻井液漏失与沥青侵入问题,首先分析了沥青层特征和钻井液漏失特点,发现沥青与钻井液间的重力置换是钻井液漏失和沥青侵入的主要原因。研制了可视化沥青-钻井液动态置换模拟实验装置,分别在钻井液循环和静止状态下,模拟研究了钻井工程中钻井液与沥青的动态置换过程,分析了钻井液密度和黏度、地层裂缝宽度以及沥青黏度对置换过程的影响规律。结果表明,随着钻井液密度增加,沥青置换量呈对数增大趋势;随着地层裂缝宽度增加,置换量呈线性增大趋势;随着沥青黏度增加,置换量呈对数减小趋势;而钻井液黏度与置换量呈负相关关系。因此,钻井作业中,需合理控制钻井液密度以平衡地层压力;适当提高钻井液黏度;重点加强钻井液随钻堵漏作用,有效封堵地层裂缝,减少和堵塞钻井液漏失与沥青侵入井筒的通道。结合控压钻井技术,在该方法的指导下后续钻井作业中顺利钻穿沥青层。     

Molecular dynamics simulation of wetting behavior at CO2/water/solid interfaces

We used molecular dynamics simulation to demonstrate the microscopic wetting behavior of two solid model surfaces for the first time. Hydrophilic and hydrophobic features were modeled in a dense CO₂ fluid environment under various densities. The water droplet loses contact with the surface under the influence of higher density CO₂ fluids on the hydrophobic surface. For the hydro-philic surface, no separation between the water droplet and the surface was observed. However, the contact angle of the water droplet on the hydrophilic surface was found to increase with the fluid density. The effect of dense CO₂ fluid on the surface wettability can be interpreted in terms of enhanced interactions from the surrounding CO₂ molecules.     

水力压裂裂缝壁面上热流密度函数的推导

许多压裂的油气井都具有较高的地层温度 .为了获得最佳的压裂效果 ,在压裂设计计算时应该考虑裂缝中温度变化对压裂液流变特性和滤失速度等的影响 .因此 ,需要建立水力压裂裂缝中的温度场模型 ,用于计算施工过程中裂缝中压裂液的温度随时间和位置的变化 .根据热能平衡方程 ,建立起了滤失和非滤失裂缝缝面附近地层中温度的偏微分方程 ,然后借助于拉普拉斯变换和逆变换 ,获得了这两种情况下 ,裂缝壁面上的热流密度函数 .通过算例分析发现 ,裂缝壁面上的热流密度随注液时间的增加而减小 ;对于滤失性裂缝壁面 ,压裂液的综合滤失系数和地层的孔隙度越高 ,热流密度越低 .     

大功率半导体发光二极管液冷板散热性能分析

液冷板体积小,散热效果明显,被广泛应用于密集电子器件的散热。为研究液冷板内部的流动与传热过程,实现高效散热,利用计算流体力学(computational fluid dynamics, CFD)方法对液冷板进行热固耦合三维数值模拟,对比分析了水、乙二醇、酒精及甘油4种常见的不同类型冷却液在冷板内的流动规律与换热特性,研究了冷却液入口流速对综合散热性能的影响,并通过理论计算的方法加以验证。结果表明：设计的液冷板具有较好的流动和换热性能,4种冷却介质的综合散热效果均随入口流速增加而得到不同程度改善,最佳入口工况流速为2.5 m/s。以发光二极管芯片结温为散热性能指标,发现水的散热效果最佳,基板表面温度分布较为均匀。     

点状胶液接触式转移机理的流体动力学模型

针对接触式点状胶液分配过程，按照分4个阶段研究胶液转移过程的观点，建立了非牛顿流体肢液从针头挤出、与基板粘附、胶液分离过程的流体动力学模型。研究结果表明：该模型可以用于研究布胶高度、胶液的表面张力与接触角、针头端部结构特征、针头运动特性等重要参数对胶液转移过程和胶滴尺寸与形状的影响，探讨胶液分配高度与挤胶工艺参数之间的匹配规律，分析接触式胶液分配过程点状胶液分离与胶滴形成的动态演变机制。