考虑表面扩散的实际状态页岩气表观渗透率新模型

为了表征实际状态下的页岩气在纳米孔隙中的运移,考虑黏滞流、Knudsen扩散以及表面扩散机制,推导出页岩气表观渗透率模型。以224组试验数据为依据,优选所建模型中压缩因子及黏度的计算方法,并通过实际试验数据系统验证所建模型的准确性。通过定义黏滞流、Knudsen扩散以及表面扩散渗透率比重,计算各机制的贡献率。分析压力、孔隙半径等因素的影响。结果表明:所建模型能够准确预测页岩气的表观渗透率,误差为3.02%,优于现有模型;优选出的DK模型和Sutton模型计算压缩因子和黏度误差分别为0.53%和2.7%,压力和孔隙半径对表观渗透率影响最大;Langmuir最大吸附量、Langmuir压力以及等量吸附热主要影响表面扩散渗透率比重;在低压和高压条件下,各因素对表观渗透率及比重的影响表现出不同的变化规律;孔隙半径为1 nm、压力分别为0.1和20 MPa时,表面扩散对渗透率的贡献率达75%和30%,说明低孔隙半径或低压条件下表面扩散现象不可忽略。     

粒子束发射度和亮度的物理概念

本文从粒子束的相空间表示法和刘维尔定理出发,介绍了发射度和亮度的物理概念,简单地讨论了束的发射度和相空间密度分布的测量方法。此外,对束输运系统的接受度也作了定性的说明。     

迂曲度对盾构隧道管片注浆的影响

为了探究浆液扩散路径迂曲度对盾构隧道管片注浆效果的影响,以幂律浆液为对象,建立了考虑扩散路径迂曲度的盾构隧道管片注浆渗透扩散模型;分析了注浆时间、终止注浆压力和注浆速率对浆液扩散半径和管片所受压力的影响。最后,利用Matlab与COMSOL Multiphysics软件,开发得到考虑扩散路径迂曲度的幂律浆液渗透扩散数值模拟程序,实现了盾构隧道管片注浆效果的可视化。研究结果表明：在其他参数不变时,终止注浆压力增大,则浆液扩散半径和管片所受压力均增大;随着注浆速率的不断增大,浆液扩散半径和管片所受压力先增大后减小。考虑浆液扩散路径迂曲度后,浆液扩散半径和浆液对管片的压力值较不考虑扩散路径迂曲度时减小,且随着终止注浆压力和注浆速率的增大,扩散路径迂曲度对扩散半径和管片所受压力的影响更加明显。     

束晕-混沌的复杂性、控制方法及应用

 粒子加速器中束流传输系统是由许多电磁聚焦单元为节点组成的复杂网络,强流粒子束在其束流传输网络系统中产生特有的束晕-混沌现象,是一种奇特的复杂性问题,是一个令人关注的、极其重要的课题。本文概述混沌王国里这个特殊的束晕-混沌的复杂性、物理机理、控制方法和实际应用。     

诊断中性束热量测试系统的设计与实现

文章论述了利用Sensoray 2600系列智能模块开发DNB热量计测试系统,以及对注入中性粒子束流功率和束分布测量的工作原理.该系统将使从DNB装置中引出的束流的功率和束分布得到准确测量,以达到对中性束注入器装置放电过程的精确控制,指导对束线工作参数进行优化选择,从而得到高品质的束流.     

水泥-水玻璃浆液在圆砾层的扩散规律

基于浆液在孔隙介质中的渗流方程,推导出了圆砾层中浆液流动时间、注浆量、扩散半径的计算式,并在一定的假设条件下,获得了水泥-水玻璃浆液粘度随时间变化的规律,探讨了不同注浆压力和浆液流动时间对浆液扩散半径的影响.浆液扩散半径随注浆压力的增大呈非线性增大,随浆液流动时间的增大呈非线性减小.圆砾层防渗注浆工程实例验证了圆砾层双液注浆计算式的正确性.     

动水作用下单一裂隙浆液扩散机理研究

在理论分析基础上,通过适当简化,建立了动水条件下单裂隙浆液扩散数学模型.获得了浆液极限扩散方程,并计算得到了逆水极限扩散半径与最大扩散开度的理论解答.逆水极限扩散半径与浆水速比成正比关系;浆液最大扩散开度与浆水速比成正比关系.实际注浆过程中,其比例系数为浆液粘度、裂隙倾角等因素的函数,而在理想流体假设条件下,其比例系数为1.建立了浆液扩散形态时空变化方程并研究了其变化规律,随着扩散距离增大,浆液沿不同方向扩散逐渐呈现出不均匀性.沿逆水扩散方向,扩散范围向极限扩散范围曲线迅速收敛;沿顺水扩散方向,扩散范围随时间持续增加,浆液逐渐趋于等速率扩散.研究结论可为裂隙动水注浆设计提供一定参考.     

基于扩散系数变化的致密储层水平井CO2吞吐产能预测模型

针对致密油油藏水平井CO2吞吐产能预测缺少合适计算模型的现状.通过建立CO2扩散区和非扩散区的复合流动模型,考虑原油在不同区域的黏度差异,提出了水平井CO2吞吐单井产能预测解析模型,推导出基于CO2扩散影响的致密油藏水平井产能预测的数值模型.研究表明:无因次扩散距离与扩散系数和扩散时间均呈正相关;采油指数与扩散系数呈正相关,增加幅度随扩散系数的增大而减缓.对单一扩散系数而言,井距越短采油指数越大,并随黏度不断降低而单调增加;水平井的井距和水平段长度对采油指数影响较大.通常情况采油指数随扩散半径的增大而单调增加,井距越小扩散半径对采油指数的影响越大;采油指数与水平段长度呈正相关,水平段长度为350 m的采油指数是长度为100 m的2.52倍.水平井水平段长度越小扩散半径对采油指数的影响增大.     

悬汞电极的研究 Ⅵ.再论金属在汞中的扩散

本文再一次研究了金属在汞中扩散系数的测定方法。比较了和两种作图法,研究了汞齐电极半径对D值测定的影响,再一次证实扩散系数与汞齐浓度无关。研究了复合汞齐中金属的扩散。当复合汞齐中金属无相互作用时,扩散过程不受其它共存组份影响。当复合汞齐中的金属有相互作用并且生成少量难溶互化物时,仅仅降低了组份在汞齐液相中的浓度,对扩散过程影响不大;生成较多难溶互化物时,扩散电流曲线的线性关系被破坏。发现了溶于汞中的铂对锌和铊的D值测定的影响。进一步讨论了扩散系数与原子半径的关系。指出金属在汞中的扩散完全符合Einstein—Sutherland公式,式中扩散质点的半径应为金属传质的有效半径。     

7475铝合金超塑变形空洞长大的研究

对细晶7475铝合金在超塑变形中空洞长大行为的研究结果表明:在最佳变形条件下进行超塑拉伸时,当空洞半径r<1μm时,空洞按扩散机制长大。当空洞半径r>1μm时,空洞按幂规律长大。在空洞半径为1μm5μm时,实验得到的空洞长大速率高于理论值,并且随着空洞尺寸的增加,实验和理论的偏差值加大。     

质子治疗被动散射系统束流横向扩展的蒙特卡罗模拟

【目的】质子固有的物理特性为治疗肿瘤提供了理想的方法。与主动式相比,被动式质子束流横向扩展有很多优势。为达到最佳治疗目的,对被动式质子束流横向扩展方式的几种方法进行了模拟。【方法】利用蒙特卡罗(Monte Carlo)方法计算质子经过一个或两个散射体后的束流分布特性,并与解析计算的结果进行比较,讨论3种方法在束流利用率和束流扩展半径方面的差别。【结果】双散射体方法较单散射体方法在束流利用率和束流扩展半径方面具有明显优势。【结论】考虑束流利用率,平均能量损失及形成距离,双环双散射体方法是被动散射体方法中比较好的方法。     

大气湍流对激光束传输特性的影响

激光束湍流大气传输的研究对遥感、跟踪和远距离光通信,以及高功率激光武器等应用都有十分重要的意义.大气湍流会改变光束的传输特性和降低光束质量.介绍了近年来国内外激光束湍流大气传输特性研究进展,主要包括大气湍流对不同类型激光束的光强分布、光束质量、光束扩展、方向性、光谱特性、偏振特性、相干特性和等效曲率半径影响的研究进展,并介绍了主要的解析研究方法,如Rytov相位结构函数二次近似、强起伏模型和积分变换的技巧等.研究表明:大气湍流对激光束传输特性的影响与激光束本身特性,如空间相干性、时间相干性、模式、光阑限制情况以及列阵光束的叠加方式等因素有关.另外,还提出了该领域值得进一步深入研究的一些问题.     

带U型切槽素混凝土梁断裂特性

为了研究U型切槽的深度、切槽根半径以及骨料最大粒径对混凝土材料断裂特性的影响,本文制作了66根跨中带U型切槽的试验梁,包括了4种切槽深度、4种切槽根半径、3种粗骨料最大粒径变化的22组试件。试验采用三点弯曲方式对试验梁进行加载,利用数字图像相关方法获取切槽口张开位移,基于临界距离理论和能量密度准则对试件梁的广义断裂韧度进行分析。研究结果表明：在控制变量的原则下,试件的破坏荷载随着U型切槽深度和根半径的增加而减小,在最大粗骨料粒径为20 mm时最大;切槽口张开位移值与荷载值正相关,同一荷载下,切槽口张开位移值随着切槽深度、根半径以及骨料最大粒径增加而增大。将临界距离理论与能量密度准则得到的广义断裂韧度进行对比,说明临界距离理论可用于计算带U型切槽混凝土梁的断裂韧度及其对应的广义断裂韧度。     

用非相干叠加法研究部分相干光在湍流大气中的光束扩展

以高斯谢尔模型(GSM)光束作为部分相干光的典型例子,研究了部分相干光在湍流大气中的光束扩展.基于广义的惠更斯-菲涅耳原理,采用将GSM光束用高阶厄米-高斯光束的非相干叠加的方法得到了GSM光束在湍流大气中的均方根束宽表达式.研究表明,光束的扩展随着湍流大气的折射率结构常数C2n的增大而加剧,并且有较小相干长度σμ的GSM光束受湍流大气的影响比有较大σμ的GSM光束小.     

部分空间相干光K参数在湍流大气中的传输

基于广义惠更斯-菲涅尔原理,采用高斯-谢尔模型（GSM）光束作为部分空间相干光的典型例,研究了GSM光束K参数在湍流大气中的传输.研究表明：湍流要引起GSM光束扩展,但其光强仍然保持高斯分布,所以GSM光束在湍流大气中传输保持K=2不变.     

基于波束级数展开的粒子椭圆高斯波束散射特性

基于矢量波函数之间的正交性等,得出了任意电磁波束的零阶场和x,y,z一阶场等粒子散射场的表达式,给出了各阶入射场展开系数与散射场展开系数的通用关系,以椭圆高斯波束为例,研究了椭圆高斯波束中粒子的散射特性,通过仿真分析了波束腰宽、照射距离等对散射特性的影响,验证了本文算法的有效性;研究表明:波束腰宽可以改善粒子的识别性能,波束中的粒子具有较强的前向后向散射特性.方法简单,为研究电磁波束的粒子散射特性探索了新的途径.     

Simultaneous micromanipulation in multiple planes using a self-reconstructing light beam

Optical tweezers are commonly used for manipulating microscopic particles, with applications in cell manipulation, colloid research, manipulation of micromachines and studies of the properties of light beams. Such tweezers work by the transfer of momentum from a tightly focused laser to the particle, which refracts and scatters the light and distorts the profile of the beam. The forces produced by this process cause the particle to be trapped near the beam focus. Conventional tweezers use gaussian light beams, which cannot trap particles in multiple locations more than a few micrometres apart in the axial direction, because of beam distortion by the particle and subsequent strong divergence from the focal plane. Bessel beams, however, do not diverge and, furthermore, if part of the beam is obstructed or distorted the beam reconstructs itself after a characteristic propagation distance. Here we show how this reconstructive property may be utilized within optical tweezers to trap particles in multiple, spatially separated sample cells with a single beam. Owing to the diffractionless nature of the Bessel beam, secondary trapped particles can reside in a second sample cell far removed ( approximately 3 mm) from the first cell. Such tweezers could be used for the simultaneous study of identically prepared ensembles of colloids and biological matter, and potentially offer enhanced control of 'lab-on-a-chip' and optically driven microstructures.     

大气湍流对受光阑限制的多色高斯-谢尔模型光束总光强分布特性的影响

基于广义惠更斯-菲涅尔原理,采用Rytov相位结构函数二次近似和窗口函数的复高斯展开法,推导出了受光阑限制的多色高斯-谢尔模型(GSM)光束在大气湍流中的总光强公式,详细研究了大气湍流对受光阑限制的多色GSM光束总光强分布特性的影响.研究表明,光束截断参数、光束相干参数和源光谱带宽越小,大气湍流对受光阑限制的多色GSM光束总光强影响就越小.特别地,湍流对受光阑限制的多色GSM光束的影响比无光阑限制时要小;在大气湍流和自由空间中,受光阑限制的多色GSM光束比准单色GSM光束扩展大.     

蒙特卡罗模拟双环双散射体质子束流扩展

束流扩展是研究大体积深度肿瘤的基础,利用Monte Carlo多粒子模拟软件Fluka,计算质子经过双环双散射体后束流分布特性,在束流扩展半径相同的条件下,与解析计算相比较。结果表明:Fluka计算得到的第一散射体的厚度小于解析计算得到的结果,散射膜薄的条件下二者符合好于散射膜厚的条件。束流扩展半径随着两个散射体厚度的增加而增大,束流利用率先增加后减小,最大值是27%。     

粘贴片材加固曲梁的界面剪应力计算研究

针对工程中广泛存在的曲梁加固问题,其剥离失效主要和贴片层与原梁之间的界面应力有关。研究了一种粘贴片材加固曲梁的界面剪应力计算解析法。根据粘贴片材加固梁的变形协调条件,从推导片材加固一般梁的界面剪应力微分控制方程出发,引入粘贴片两端部的边界条件,推导出界面剪应力的一般解析解显示表达式,并将其应用于加固曲梁的界面剪应力分析。对于不同的载荷条件与梁结构,只需计算出原梁结构所承受的剪力、弯矩和轴力即可采用所推导的解析解计算加固梁的界面剪应力。最终利用所研究的方法分析两种载荷作用下,不同曲率半径的曲梁采用碳纤维增强复合材料加固的界面剪应力的分布。数值算例表明该方法计算简便,求解精度高。