实体PDC钻头流场数值模拟与实验验证

利用计算流体动力学技术对聚晶金刚石(PDC)钻头(型号为BK432)的三维湍流进行了数值模拟。模拟中考虑了钻头的切削齿和射流喷嘴对流场的影响。流场的网格划分采用局部加密的混合网格形式，保证了计算精度和运算速度。流场的三维模拟结果揭示了钻头流场存在低速区、回流区和滞流区域，为钻头水力结构优化分析奠定了理论基础。为了对数值模拟的结果进行检验，建立了PDC钻头流体测试实验台架，利用粒子成像测速技术对PDC钻头4个喷嘴的出口流场进行了测试。将测试的喷嘴轴向速度与数值模拟结果进行了对比分析，两者吻合较好。     

水下攻泥器随钻姿态惯性测量方法

结合水下攻泥器钻头实际工作情况,提出了一种基于捷联惯性系统,通过扩展卡尔曼滤波算法进行钻头姿态测量的新方法. 该方法以加速度与角速度低频值作为观测量对误差进行校正,对钻头姿态进行推算. 测试结果表明,该钻头姿态测量方式是可行的,能够在不增加传感器情况下极大地提高捷联惯性系统的导航精度,使航向角的漂移从20°/h减小到3°/h.     

牙轮钻头牙齿破岩有限元分析

牙轮钻头是石油钻井中主要的破岩工具。牙轮钻头的破岩是通过其齿圈上的牙齿和岩石相互作用完成的。本文通过建立牙轮钻头单个牙齿与岩石互作用模型,用有限元方法完成了牙轮钻头破岩过程的分析,获得岩石的破碎坑;进一步通过等效应力云图确定了牙齿破岩过程牙齿及岩石的应力分布情况,为进一步分析牙轮钻头破岩效率提供依据。     

浅层地下流体保真取样技术及工程应用

开展地下流体取样作为地下环境保护的基础性工作,是实现地下能源可持续发展的关键性措施。通过对比国内外地下流体取样技术,气体推动式取样技术具有取样精度高、地层扰动小、分层连续取样的特点,是实现地下环境三维高精度连续监测的重要技术手段。通过分析国外气体推动式取样器的结构及应用情况,研发了浅层U形管分层取样系统,通过定制连接构件、封隔器、过滤渗析组件及储流容器,克服了应用深度有限、层间封隔性弱、易淤堵、场地适应性弱等难题,实现了定量、保压取样功能,并使得取样器更加标准化和规范化。目前,取样器在延长油田CCS-EOR示范项目进行安装应用,监测结果证明示范区未发生CO₂泄漏。此外,该应用也验证了所研发的取样系统具有取样精度高、系统体积小、综合成本低等技术优势。通过搭接现场原位监测技术,浅层U形管分层取样装置可望形成地下流体环境实时监测预警平台,为中国地下水资源调查与评估、污染场地监测与修复、废弃物地质封存等环境工程领域提供技术支撑。     

磨削钻头沟槽用砂轮截形的简化研究

本文以获得麻花钻直线切削刀为前提,对钻头的螺旋槽截形进行了理论分析,推导出了螺旋槽理论截形的数学模型,在IBM-PC-88微型计算机上得到了麻花钻螺旋槽的理论截形曲线.同时还用非线性回归法将该曲线拟合为一个圆的方程,并由此优化了砂轮的最佳安装角,从而达到了简化钻沟磨床砂轮修正机构的目的.该方法已被用于一种钻头沟槽磨床的设计中.     

铜陵叶山常绿落叶阔叶林群落结构最小取样面积的抽取

用种-面积曲线和林分空间结构参数(混交度、大小比数、角尺度)-面积图解分析法,通过逐步扩大样地面积的调查,对铜陵叶山常绿落叶阔叶林群落空间与非空间结构最小取样面积进行了研究。结果表明,用种-面积曲线所得的研究区群落非空间结构最小取样面积为3 720 m2,用林分空间参数-面积图解分析方法所确定的最小面积为3 600 m2。群落空间结构与非空间结构研究的最小面积具有一致性,即用同一面积大小的样地数据进行群落空间结构和非空间结构研究是可行的。由此方法确定的铜陵叶山常绿落叶阔叶林群落非空间结构与空间结构研究的取样面积为3 600～3 700 m2。     

CTIA型读出电路的噪声抑制

分析和讨论了红外焦平面阵列CMOS读出电路中几种常见的噪声及其抑制技术,对电容反馈互导放大器(CTIA)型红外焦平面读出电路,给出了噪声抑制的仿真结果。     

呼伦贝尔草原退化对植被碳库的影响

植被碳库如何响应草原退化是草原生态学的重要研究内容。在呼伦贝尔典型草原上选取40个样地，获取植被地上、凋落物以及不同深度根系的生物量，在区域尺度上阐明草原退化对植被碳库影响。结果表明：植被地上碳库、凋落物碳库以及0～50 cm根系碳库之和通常占据植被总碳库的80.0%之上，草原群落根系碳库在50 cm土层以下无显著变化；随着退化程度的加剧，植被地上碳库、凋落物碳库的占比呈现下降的趋势，而植被地下碳库占比则呈现上升的趋势；随着退化程度的加剧，根系分布呈现明显的浅层化趋势，主要体现在0～10 cm土层根系碳库的占比提高，并且0～10 cm土层根冠比对退化强度具有良好的指示作用。研究结果对于深刻认识草原退化对植被碳库的生态效应具有重要意义，为草原生态系统增汇途径提供科学依据。     

户外用硅基太阳总辐射计的设计

为长期监测光伏电站中太阳辐射强度，设计了一种户外用硅基太阳总辐射计。采用同种技术类型硅太阳电池作为传感器，并以光伏组件制作工艺来封装硅太阳电池；采用测温热敏电阻测试硅电池的工作温度，为辐照度测量值增加温度修正；采用合适的取样电阻串接于硅电池正负极两端，使硅太阳电池近似工作于短路电流状态。最后在户外自然光下与标准硅太阳电池进行辐照度对比测试，最大误差为1.2%,最小误差为0.2%,平均误差为0.4%。