聚合物微球注入参数优化及运移规律研究

聚合物微球是油田广泛应用的一种深部调剖剂,为了解决聚合物微球现场注入参数问题,利用室内岩心封堵试验,以阻力因子和残余阻力因子为评价指标,优化了聚合物微球的注入浓度,注入量及注入方式.利用分段压差研究了聚合物微球在长岩心中的运移规律.结果表明:综合考虑聚合物微球性能与现场经济因素,聚合物微球的最佳注入浓度应为2000mg/L、最佳注入量为0.4PV、注入方式应采用连续注入方式.聚合物微球可以在岩心中不断地形成封堵和运移,其对岩心中部封堵能力最强,具有良好的深部调剖效果.     

高速通道压裂过程中支撑剂运移规律研究

高速通道压裂是近年在非常规致密油气资源开采中出现的新技术.为了研究高速通道压裂过程中支撑剂运移规律,基于CFD-DEM方法,建立高速通道压裂三维模型,首先对纤维柱的有无、纤维柱的排列方式和纤维柱尺寸对高速通道形成的影响,并进一步研究压裂液黏度、支撑剂密度对支撑剂运移规律的影响.结果表明：随着纤维加入压裂液中,支撑剂颗粒流速出现差异性变化;由并行排列变为交错排列,支撑颗粒的流速由快变慢,流速较快的颗粒出现在裂缝底部的数目减少;采取纤维柱交错排列方式且纤维柱半径较小,有利于快速形成支撑柱,获得较高的裂缝导流能力;随着压裂液黏度的增大,纤维吸附颗粒数目在不断减少;当压裂液密度为1000 kg/m³时,支撑柱颗粒数目随支撑剂密度的增大而缩减少,而压裂液密度增大为2000 kg/m³时,支撑柱颗粒数目则呈现增大趋势.研究成果丰富了高速通道压裂技术的研究.     

微通道内气体流动参数化数值模拟

基于ANSYS Fluent软件,对微通道内气体在不同压力驱动下的流动做参数化数值模拟分析,得出不同克努森数(Kn)的通道出口截面速度分布图和质量流率,并将仿真结果和理论研究进行比较,分析微通道内气体流动特性与宏观流动的异同,研究稀薄气体效应.模拟结果表明:在微通道中,连续介质假设失效;当微系统特征尺度很小或者工作压力很小时,微通道内的气体具有较大的Kn,出现明显的稀薄气体效应;Kn越大,稀薄气体效应越强烈;稀薄气体效应导致固壁边界的滑移速度和质量流率变大.     

稀释法求微乳液体系的结构参数

本文用简便、准确的稀稀法求得了ＳＤＳ－醇－正庚烷－水组成的Ｗ／Ｏ型微乳液的结构参数：水内核半径Ｒｗ、颗粒有效半径Ｒｅ、界面层厚度１、平均聚集数ｎ、颗粒总数Ｎｄ以及分散相所占总界面积Ａｄ。还求出不同水量和不同醇时，醇从连续相转移到界面层的自由能变化△ｃ→ｉ＾０。发现△Ｇｃ→ｉ＾０。发现△ｃ→ｉ＾０、颗粒半径Ｒｗ与醇的碳子数ｎ具有线性关系。同时发现Ｒｗ与含水量ＶＨ２Ｏ近似呈线性关系。     

微柱体对微通道热沉综合性能影响的数值分析

为强化微通道热沉的传热性能,设计一种内置微柱体的微通道热沉,并采用数值方法研究微柱体对微通道热沉内流体流动、传热及综合性能的影响。分析了进口雷诺数、微柱体的错位量对内置微柱体微通道热沉(微柱通道)的压降、热阻和努塞尔数的影响,并与光滑微通道热沉(光滑通道)进行对比。采用热阻与泵功的关系、熵产原则及性能评价准则对微通道热沉的综合性能进行评价。结果表明,微柱通道压降和努塞尔数随雷诺数增大而增大,热阻反而减小;在研究的雷诺数范围内,微柱通道压降比光滑通道的平均高84.3%,热阻平均低27.8%,而努塞尔数平均高54.5%;有错位量的微柱通道热阻比无错位量的平均低8.9%,而努塞尔数平均高12.6%;微柱通道综合性能优于光滑通道,且有错位量的微柱通道更优。     

采用分布参数模型的CO2微通道蒸发器数值模拟

采用有限元分析方法为跨临界CO2空调系统的微通道蒸发器建立了二维分布参数仿真模型,比较分析了适用于不同制冷剂侧的换热关联式,并为此提出了一种修正的换热关联式,以期为微通道蒸发器模型能够获得很好的预测结果.模型中考虑了干、湿工况以及制冷剂进出集液管产生的压力损失对制冷剂侧换热和流动特性的影响.对比分析得出:微通道蒸发器的制冷量和压降在制冷剂侧仿真、实验的相对误差分别小于8.2%和10%,表明所建模型可作为CO2微通道蒸发器的优化设计的理论依据.     

T-sensor微通道中影响流体扩散因素的研究

对三个入口的T-sensor中微流扩散进行了数值模拟.结果表明,Reynolds数对微流扩散起主要作用.此外,T-sensor的结构对扩散的效率有很大影响,扩散通道宽度越小,扩散越快;采用弯曲通道是促进微流横向扩散和混合的理想选择.T-sensor中的入流角度大于45°时,扩散效果几乎不变.结论对微流器件的设计与制造、T-sensor的数据采集与分析具有指导作用.     

三角形微通道中环状冷凝过程的数值模拟

建立了三角形微通道中环状冷凝的一维稳态模型,给出了等边三角形微通道中环状冷凝过程的液相毛细半径沿轴向的变化曲线.计算发现,在等边三角形微通道中,气液界面毛细半径先沿程急剧增加,然后趋向平缓,最后再急剧上升,且毛细半径的平缓段占据了绝大部分冷凝段总长度.在接触角和通道热流密度较小或者通道水力直径和入口蒸气压力较大时,冷凝段长度较长.在冷凝过程中,流速和液相压力沿程变化剧烈.该模型较好地解释了三角形微通道环状冷凝机理,并能用于估算冷凝过程的部分参数,为进一步推导更完善的微通道冷凝模型奠定了基础.     

截面形状对微通道流动沸腾影响的数值研究

针对换流阀元件在工作时需要高效冷却的要求,采用全氟己烷类液体为工质的微通道相变冷却代替传统水冷系统,并对其在圆形、方形、三角形和梯形4种截面形状微通道内的流动沸腾特性进行了数值模拟,质量流量范围为0.000 1～0.002 kg/s,热流密度范围为50～500 kW/m~2。数值分析结果表明:通道内的锐角边会限制气泡的生长,加速气泡的融合、破碎;局部换热系数沿流动方向逐渐增大,相同当量直径下三角形通道局部换热系数最大,圆形次之,梯形最小;随着热流密度与质量流量增大,4种通道的平均换热系数均增大,当质量流量增大19倍时,换热系数增大0.11～0.32倍,压降增大5.62～8.98倍;当热流密度增大9倍时,换热系数增大0.16～0.20倍,压降增大1.08～1.53倍;三角形通道的性能因子最大,综合换热性能最佳。该研究可为换流阀微通道相变冷却系统的设计提供理论依据。     

微通道铣削加工工艺的实验研究

为了实现微通道的高效加工,提出利用微细铣刀对铝合金薄板进行微通道阵列结构加工,并通过改变加工工艺参数的方法,系统研究了铣削加工参数(背吃刀量、进给速度和主轴转速)对微通道的几何尺寸的影响规律。研究结果表明:选用直径为0.4mm铣刀的条件下,加工出微通道的宽度随着背吃刀量和进给速度的增大而逐渐增大,且背吃刀量的影响较为明显。在6 000~21 000r/min的主轴转速范围内,随着主轴转速的增加,微通道的宽度尺寸变化不大。因此,通过选择优化的切削加工工艺参数,可以实现微通道阵列结构的加工。     

一种新型芯片封装点胶头夹具结构

点胶头与基板之间的相对位姿是影响芯片封装过程点胶一致性的关键因素之一,该位姿受点胶头夹具重复定位精度与基板表面状况的影响.本文从分析对点胶头装夹的性能要求入手,论述了一套操作简便、能自动定位且重复定位精度高的点胶夹具的结构原理.实验证明,该夹具有效地提高了点胶头的装夹效率,每次更换点胶头只需30 s左右,点胶平均误差从普通夹具的3.27%下降到0.5%.     

制冷剂侧结构对多元微通道平行流冷凝器传热与流动性能的影响

建立了多元微通道平行流冷凝器的稳态分布参数模型,将模型计算值与其实验结果对比验证了模型的正确性.同时,利用所建立的模型研究了扁管孔数、扁管内孔高宽比、流程布置、各流程间扁管数分配方式等参数对平行流冷凝器传热和流动性能的影响.结果表明:随着扁管孔数的增多,换热量逐渐增大,制冷剂侧压降逐渐减小,空气侧压降逐渐增大;随着扁管内孔高宽比的增大,换热量与制冷剂侧压降逐渐减小,空气侧压降不变;随着流程数的增多,换热量与制冷剂侧压降逐渐增大;当流程数一定时,各流程间扁管数的分配宜从第1流程向后依次递减,其递减速率逐渐减小,且过冷区的扁管数不宜过少.     

轴承结构参数的随机性对轴承刚度灵敏度的影响

采用拉丁超立方抽样确定了角接触球轴承结构参数的样本点,通过Powell和Newton-Raphson相结合的算法计算了非线性方程组,将计算得到的轴承刚度的响应值应用Kriging法进行响应面拟合.利用M onte Carlo随机抽样法确定了轴承结构参数的均值和方差对轴承刚度均值的灵敏度.研究结果表明:轴承轴向和径向刚度对轴承结构参数的均值和方差的灵敏度呈现相反的影响趋势.轴承刚度对轴承滚动体直径的变化反应最灵敏,轴承内、外圈沟道曲率半径的变化对其影响次之,外沟道直径的变化对其影响最小.该研究为轴承的结构参数和加工精度的选择及零件的分选提供了理论依据.     

工艺参数对切削-挤压过程影响规律的研究

采用切削-挤压成形技术进行整体翅片的加工。简述了切削-挤压成形的原理,分析了有利于翅片形成的刀具结构;通过实验研究了一定刀具结构和切削速度下,保证翅片有效成形的切削深度与进给量间相互影响关系,以及切削层宽度与切削层厚度对于翅尖形状的影响;利用建立的切削-挤压力测试系统,根据实验结果获得了切削-挤压力与切削用量间的经验公式。可以为合理选择工艺参数以获得理想翅片形状和尺寸提供理论依据。     

自身回流式燃烧器的结构参数优化

针对一种自身回流式燃烧器进行了冷态模拟试验，探明了该燃烧器的结构参数与Ｐ－Ｖ特性，回流量与回流率之间的关系，分析和试验了在保证最佳抑制ＮＯＸ生成的回流量时，所消耗的能量又最小的情况下燃烧器最佳结构参数。     

基于微流道技术的电磁功能结构防除冰系统流场与传热特性分析

基于微流道技术的电磁功能结构气热防除冰系统设计与其内/外流场的流体流动行为及传热特性密切相关。为了实现微流道气热防除冰系统设计,提出了一种流场-传热耦合数值分析方法,以气热空心石英纤维增强树脂基复合材料为微流道实现手段,进行了典型翼面前缘电磁功能结构的流场与传热特性仿真分析。结果表明:在-15 ℃的外部条件下,基于微流道的防除冰方案具备满足防除冰需求的潜力,为后续进行气热防除冰方案优化设计提供了理论支持。     

显微组织参量对马氏体—贝氏体复相组织轴承钢屈服强度的影响研究

本文研究了GCr15轴承钢在M_s点上下保温不同时间等温淬火并低温回火后,显微组织参量和残留奥氏体量随贝氏体体积分数变化的规律,测定了不同贝氏体体积分数时复相轴承钢的屈服强度、冲击韧性等力学性能数据.复相组织中马氏体相屈服强度与有效晶粒尺寸的关系符合Hall-Petch 晶粒细化强化模型,而下贝氏体相的铁素体条片宽度((?)_B)和碳化物粒子间距((?)_c)分别按Langford-cohen 亚结构强化关系和Orowan 弥散强化关系为屈服强度增值作出贡献,残留奥氏体量则将导致屈服强度下降.综合复相组织中各相的显微组织参量对屈服强度的影响规律并进行数学处理,导出马氏体-下贝氏体复相轴承钢屈服强度的数学表达式,并用力学性能测试数据予以校核,吻合较好.     

空间太阳电池帆板贴装涂胶过程时序分析与建模

基于机器人技术和粘性流体力学理论,提出了一种适用于空间太阳电池帆板自动加工的理论方法,对机器人贴装涂胶过程进行了时序分析和涂胶流动特性建模.确定了机器人单片涂胶周期和串联涂胶周期,得到了机器人涂胶运动的宏观时序模型和微观时序模型,及任意时刻机器人对应的涂胶位置坐标,建立了涂胶速度场模型以及胶体流量模型.实验结果表明,机器人能够有效完成预定时序规划下的轨迹涂胶,胶层厚度可控,涂胶区域规则,模型效果理想.     

微纳米压印工艺对PMMA流动填充及保真度的影响

采用有限元软件ANSYS进行数值分析及试验验证,研究工艺参数对PMMA流动填充和图形保真度的影响.选取3个相邻的高度不同的微透镜作为分析模型,选择四边形单元,采用映射的方式划分网格,选取模具上表面节点,施加工作压力载荷.分析微透镜阵列的整体压印效果,从是否大面积完全压印、透镜是否完全填充、透镜表面质量(粗糙度等)、缺陷(气泡、裂纹等)等指标进行考察,选出部分较优工艺参数;与较优工艺参数进行交叉比较,选出最优工艺参数;再以该组工艺参数为试验组,进行重复试验,检验工艺参数的可重复性.     

贯流风机结构参数及工作特性的关联

利用计算流体力学方法对贯流风机内部气体流动进行了数值模拟，研究了贯流风机的流动状态和结构参数变化对其产生的影响．分析了蜗舌间隙、进口角、蜗壳间隙、蜗舌位置角、出口角变化与贯流风机进、出口流速间的关系，从中寻找出结构参数变化对贯流风机流场影响的规律．通过计算分析，确定了不同工况下贯流风机进、出口角的最佳范围以及最佳蜗舌间隙的选取方法．将模拟计算结果与实验结果进行了比较．结果表明，数值模拟的结果与实验结果基本吻合．