风沙流中沙粒冲击速度的分布函数

根据风沙流通量和速度随高度的变化推导出了风沙流中沙粒冲击速度的分布函数,与以往建立的风沙流中起跃沙粒垂直初速度的分布函数稍有不同。用最新引进的粒子动态分析仪对53000多个沙粒冲击速度的风洞验证结果表明,所建立的冲击速度的分布函数与风洞实验结果吻合得相当好,80％以上的拟合相关系数大于0.95。     

跃移沙粒起跳垂直速度分布函数的统计分析

利用测量近地层的跃移沙粒运动所得到的实验数据对沙粒起跳垂直速度分布函数进行了统计分析，从理论上对已有沙粒起跳垂直速度分布函数形式进行了非参数检验，提出了跃移沙粒起跳垂直速度分布函数服从Weibull分布的结论。最后给出了不同分布对实验数据的拟合结果，进一步表明了统计结论的正确性。     

跃移层中沙粒浓度分布特征的研究

对于不同的沙粒起跳初速度分布函数，利用数值方法模拟了沙粒浓度沿高程的分布规律，发现风沙强度沿高程具有“递增－饱和－衰减”的按层分布的规律，进一步详细研究了影响风沙流结构的主要因素，如风速分布、地表粗糙度、沙粒粒径等对风沙流结构的影响方式和规律。     

沙粒的跃移与悬移

通过考虑沙粒在大气边界层中的湍流随机运动,分析了影响沙粒运动轨迹的各种因素．由于存在湍流脉动速度,因此在相同粒径、起跳初速度和摩阻风速情况下,沙粒运动轨迹会出现较大差异．沙粒的垂直波动速度可以作为一个反映其运动性质的参数,不仅与粒径、起跳初速度,而且与摩阻风速有关．利用其作为判断沙粒运动形式的判据,计算了给定沙粒粒径和摩阻风速条件下沙粒进入跃移和悬移的临界起跳初速度及相应运动形式的组分,并与考虑风沙耦合作用与不考虑风沙耦合作用的轨迹统计结果进行了比较．     

弗兰克-赫兹实验的BP神经网络处理方法设计

经过训练的BP神经网络可以通过调整连接权重按预定精确度逼近任意非线性函数,利用这一特点可对非线性函数关系进行拟合.利用BP神经网络设计了程序对弗兰克-赫兹实验数据进行处理,结果显示该方法有较高的精确度,拟合效果良好.     

利用子波基函数神经网络进行预测

提出了一种利用子波基函数神经网络对自动控制系统进行预测的新方法。子波基函数神经网络利用局部获得信息完成函数映射,从实验数据中提取时频特征,基于以前观察获得的数据来预测未来的输出结果。在这篇论文中,我们提出了一种实现子波基函数神经网络的结构和算法,并给出了一个时间序列预测的例子评价子波基函数神经网络预测的性能。     

利用神经网络计算四苯硼酸铷由水至直链一元醇中的标准迁移热力学函数

以二元系实验数据为基础 ,利用反向传播算法训练神经网络 ,构造 Rb BPh4由水至直链一元醇中的标准迁移热力学函数与温度及碳原子数的关系模型 ,并对各种热力学函数进行预报 .将计算结果与实验结果、文献值进行比较 ,讨论热力学函数的变化规律 .     

高能夸克在核环境中的能量损失

利用夸克能量损失公式和从轻子-原子核深度非弹性散射实验数据得到的束缚核子中的部分子分布函数,计算了FNAL E866 800 GeV的质子打击不同原子核的Drell-Yan过程截面比,发现考虑能量损失的计算结果与FNAL E866实验数据符合甚好.建议在利用核Drell-Yan过程实验数据抽取束缚核子内部分子分布函数时考虑能量损失效应.     

基于卷积神经网络的粗粒度数据分布式算法

针对特定运行模式下粗粒度数据存在计算效率较低的问题, 提出一种基于卷积神经网络的数据分布式算法. 首先构建用于粗粒度数据处理的卷积神经网络模型, 给出模型基础连接层神经元网络的连接结构和权重比例, 并训练和池化粗粒度数据； 然后利用训练池化结果求解模型的最小损失函数, 提升模型针对粗粒度数据的分布式计算能力. 实验结果表明, 在单机和集群模式下, 卷积神经网络模型具有更好的计算效率和数据泛化能力.     

基于卷积神经网络的粗粒度数据分布式算法

针对特定运行模式下粗粒度数据存在计算效率较低的问题, 提出一种基于卷积神经网络的数据分布式算法. 首先构建用于粗粒度数据处理的卷积神经网络模型, 给出模型基础连接层神经元网络的连接结构和权重比例, 并训练和池化粗粒度数据; 然后利用训练池化结果求解模型的最小损失函数, 提升模型针对粗粒度数据的分布式计算能力. 实验结果表明, 在单机和集群模式下, 卷积神经网络模型具有更好的计算效率和数据泛化能力.     

稳态风场下的沙粒运动规律

风沙运动是风沙地貌以及土壤侵蚀的主要原因,跃移运动是风沙运动的主要形式,跃移沙粒占整个运动沙粒的75%左右,这一运动不仅是沙量传输的主要运动形式,也是造成沙质地表风蚀和风沙灾害的根本原因.通过数值模拟的方式研究了当风沙运动达到稳定状态时的风沙流运动特征,详细讨论了稳态情况下沙粒的跃移运动规律,以期对防沙治沙工作能起到一定的指引.研究结果表明:在不同的初始风速条件下,当风沙运动达到稳定状态时在高度小于10倍的沙粒直径处的风速基本相同,这是由于地表风场被运动沙粒强烈修正,有效粗糙度随着摩阻风速的增加而增加;同时在给定的风场风速下,跃移轨迹和碰撞速度并不是无限增大的,而是存在最大的跃移轨迹和最大的碰撞速度,并且最大碰撞速度以及最大跃移轨迹的高度和长度与摩阻速度成线性关系.     

天然气水合物非成岩出砂储层砂流数值模拟

天然气水合物(可燃冰)作为新兴洁净能源,受到全世界的重视,由中国地质调查局组织实施的中国海域天然气水合物第二轮试采取得成功,并超额完成目标任务.当前,中外天然气水合物模拟器开发和相关研究虽然有通过力学耦合描述"砂"的行为,但大部分都没有涉及"砂"的流动过程.针对天然气水合物分解后,储层多孔介质中"砂"流动过程的数值模拟,通过通用储层渗流模拟器GPSFLOW,实现水、气(甲烷)、砂三相三组分模拟,把砂当做一种非牛顿流体,即为一组分也是一个相态,按宾汉流体进行模拟,初步探讨砂流过程模拟的理论方法和模型实现方案,并通过理想模型进行验证.结果表明:相较于其他出砂数值模拟研究方法,提出的砂流模拟方法简单高效,能够有效地模拟砂流过程,后续通过耦合水合物开采渗流模型,有望实现对水合物开采过程中砂流的准确模拟.     

尾追涂敷砂管外充填防砂工艺研究

机械防砂和化学防砂技术在国内外疏松砂岩油藏开发中得到了广泛应用,但是机械防砂失效后需要耗费巨资进行大修拔绕处理,同时化学防砂将大幅度的降低油井产能。为了克服这两类防砂方式的不利影响,提出尾追涂敷砂管外充填防砂工艺,将具有增产效果的管外充填防砂和便于后续措施施工的涂敷砂防砂相结合,在6口井的现场应用中取得了非常理想的效果,使得油田在防砂理念和实践方面取得了重要的突破。     

风沙流中基于宏观颗粒模型的沙粒浓度分布

风沙侵蚀是造成土地沙化和干旱区地貌的主要原因,其中沙粒的浓度分布是研究输沙量、颗粒碰撞、风沙流结构等特征的主要影响因素,也是了解颗粒碰撞过程和风沙两相流耦合过程的重要研究内容。为了考虑沙粒与气流的力平衡、阻力和扭矩的变化、碰撞及摩擦等影响,运用了一种新的宏观颗粒模型(macroscopic particle model, MPM)研究沙粒在气流中的运动。与前人研究结果进行比较后发现,宏观颗粒模型在不需要任何附加模型的前提下,能实现风沙两相耦合的准直接数值模拟,根据沙粒运动速度云图所示的风沙流运动状态的不同,沙粒浓度的垂向分布会出现结论不一致的现象。颗粒流系统的内在非线性是造成风沙流运动状态不均匀、不一致的主要因素。数值模拟结果表明,利用MPM模型中的离散颗粒追踪、颗粒速度和位置等信息能够研究多相流条件下的风沙运动机理。     

近松散含水层溃砂机理及判据研究

深厚松散层下煤碳滞压量巨大,提高开采上限是近松散层下安全采煤的重要研究课题。基于海孜煤矿西部井松散层下浅部采区压煤问题,通过相似材料模拟试验及理论分析,从覆岩裂隙破坏发展规律及松散层砂土颗粒性质入手,研究工作面溃砂机理,试验结果和理论分析基本吻合,同时提出工作面溃砂判据,研究结果对合理留设浅部工作面安全保护煤(岩)柱,最大限度提高开采上限具有现实指导意义。     

泥质粉细砂水合物储层防砂充填砾石渗透损伤试验研究

本文针对泥质粉细砂储层,展开了颗粒分析实验、电镜扫描实验、防砂实验、渗透实验,对不同目数砾石（30-50目、40-60目、50-70目、60-80目、70-90目）的防砂精度展开了试验研究。得到以下结论：（1）随着砾石挡砂精度减小,泥质粉细砂颗粒侵入防砂介质的程度减弱。其中挡砂精度小于70目的砾石不适于该泥质粉细砂储层防砂。（2）对于淤堵面积占比超过47％的防砂介质,最终稳定状态下不同挡砂精度砾石介质的防砂与产液效果相近。（3）粒度中值大于433μm或者渗透系数大于0.056cm/s的砾石介质,其堵塞面积占比会超过47％,此时依靠提高防砂精度来提高产液量的效果会逐渐降低。（4）防砂精度增大,短时间内产液量及出砂量增大,防砂介质渗透损伤增大。其中50-70目的防砂介质渗透率稳定,稳定产液量相对较高,为最高稳定产液量的87％而防砂介质损伤较程度与出砂量相对较低,为最高损伤程度的50.5％,为该储层条件下最优防砂砾石粒径。     

室内实验规模的出砂数学模拟

为了研究疏松砂岩的出砂特征,根据连续性孔隙介质渗流、微粒释放和微粒运移理论,建立了室内实验规模的出砂数学模型,并采用有限差分法对该模型进行了求解。结果表明,实验条件下数学模拟与物理实验模拟的结果吻合较好。用理论出砂模型模拟了胶体力、水动力导致的出砂和砂粒运移过程中滞留引起的渗透率变化。模拟结果表明,渗流速度高于临界流速才引起冲刷出砂;胶体力和冲刷力是出砂的诱发因素,砂微粒在运移过程中在孔隙表面再沉积和孔喉处被捕集将降低出砂程度;渗透率比值与注水孔隙体积倍数或渗流速度的关系曲线均呈"S"形;在运移过程中,砂微粒滞留导致渗透率比值随岩心长度的变化呈线性降低趋势。     

黄土夹砂层的持水机制

为研究黄土高原西北干旱区农业采用的"压砂"保墒方法机理,进行3种室内土柱(均质土柱、夹3 cm厚砂层的土柱、夹5 cm厚砂层的土柱)的降雨入渗试验,并建立微观模型对夹砂层阻水现象进行分析。通过烘干法和MAT253稳定气体同位素质谱仪测定土柱不同深度2个时间点(13 d、197 d)的含水率和土壤水的δD、δ18O,得到不同时间含水率随深度变化规律和土壤水δD~δ18O关系。结果表明:(a)黄土中夹砂层的存在起到了减缓水流下渗的作用,而不是阻止水分下渗。(b)夹砂层的这种阻水效果一方面是由于砂层薄膜水的持水量远小于黄土,从而阻滞了水流的下渗;另一方面是由于在介质突变界面处过水断面面积突然减小,以致降低了水流的下渗速度。