基于组合优化策略的离心泵叶轮优化设计

为了缩短水力机械的水力设计周期和提高设计效率,提出了一种水力机械全三维的优化设计体系,实现了叶片参数化设计、网格划分、CFD计算和后处理的过程全自动集成。采用了遗传算法(GA)全局探索、响应面(RSM)近似建模和二次序列规划方法(SQP)局部寻优的二阶组合优化策略,达到了高效优化设计水力机械叶轮的目的。利用该优化设计平台,以离心泵叶轮水力效率最大化为目标函数,以影响叶片形状的多个几何参数为设计变量,对离心泵叶轮进行了优化设计。优化设计后叶轮水力效率由原来的89.8%提高到92.4%。     

螺旋缝焊管截面在线测量系统的机构设计

为实现直径为1 016mm的螺旋缝焊管生产过程中钢管截面形状和尺寸的在线测量,进行了测量系统的机械机构设计与研制。系统设计过程中提出一种独特的同步带传动方式实现了轨道半径为750mm的高精度圆周运动。采用该传动方式使得传动机构尺寸小巧、运动平稳。同时,为防止运动小车所带电缆对工艺过程的干扰,还设计了一种连杆折叠式电缆收放机构,实现小车供电及信号电缆的自由收放。经长时间运行试验,结果证明机构运行可靠,可以满足测量系统要求。     

面向环形管道的电力巡检机器人设计与环境建图

在大型水电站中,离相封闭母线（isolated phase enclosed bus, IPB）只能通过预防性试验对设备状态进行检查,难以目视外观检查。为解决这种密闭狭小空间的环形管道的巡检困难问题,提出了一种可在水平、竖直段上行走的轮式攀爬机器人。首先,对攀爬机器人移动和附着方式进行对比分析,根据实际工况,选用轮式推力附着方式并基于该方式对机器人整体结构进行力学分析;通过搭建的模拟IPB管道内的运动实验,结果验证了巡检机器人满足水电站内IPB管道的检修需求且具有良好的适应性;设计基于柱坐标的点云配准方法,解决了管道内无法正确建图的问题,且计算时间优于激光雷达里程计建图 (lidar odometry and mapping, LOAM)及迭代最近点 (iterative closest point, ICP)算法,拓展了激光雷达点云建图的应用范围。     

水压试验机故障诊断专家系统的知识获取

针对水压试验机故障诊断专家系统的知识获取问题,将减聚类算法与人机交互方法相结合,提出了一种基于减聚类的"变焦"知识获取方法.通过将知识获取问题近似为水压试验机AMESim仿真模型增压侧压力的数据分析,引入减聚类算法,并将聚类结果与专家进行交流,实现人机交互.分析了减聚类主要参数对聚类结果的影响,建立参数修改规则,根据专家评价结果不断调整减聚类参数,获得符合要求的结果.通过"变焦"方法针对某一类结果进行深入研究,从而实现知识获取.实验结果验证了方法的有效性.     

CPU集成热管散热器试验研究及CFD辅助设计

为满足未来大功率台式电脑CPU的冷却要求,将平板热管和常规热管散热器结合提出了集成热管散热器的新概念;并用CFD数值模拟来代替试验研究,验证了用STAR-CD软件进行数值模拟的可靠性和可行性,并用数值模拟方法对散热翅片厚度、间距以及气流速度对集成热管散热器的流动与传热特性影响进行了研究.针对未来CPU冷却要求和散热器的设计要求,设计了新结构的集成热管散热器.并进行了试验测试.测试结果表明在气流速度为2.75 m/s下,新结构的集成热管散热器的热阻在0.1～0.2℃/W,在200 W时模拟CPU的表面温度仅为53℃,完全满足了对CPU的冷却要求.     

致密气藏多尺度支撑机理研究与应用

致密砂岩气作为重要的非常规天然气资源,需经过压裂改造才能实现有效开发。选取四川盆地致密砂岩露头岩芯,雕刻制作粗糙裂缝面岩板开展多尺度裂缝导流能力和支撑剂回流实验,分析导流能力及支撑剂回流的影响规律。研究表明,为了获得较高且稳定的导流能力,近井主裂缝需要有足够的支撑剂以提供更大的剩余缝宽,远井剪切裂缝只加入少量小粒径支撑剂也能有效改善高闭合应力条件下的导流能力;对于支撑剂充填的主裂缝,裂缝导流能力随着闭合应力和支撑剂浓度的变化存在临界闭合应力及临界支撑剂浓度。在支撑剂充填层中加入纤维,临界出砂流速呈数量级增长,可以有效预防压后裂缝的支撑剂回流。致密气藏多尺度支撑理念在四川盆地川西拗陷致密气储层开展的压裂工程实践取得了显著的增产效果,为中国致密气藏经济高效开发提供了有效支撑和借鉴。     

地应力测试及其在勘探开发中的应用

对国内外地应力测试与应用工作现状进行了综合分析。论述了地应力的分布规律、地应力的矿场和岩心测试方法、地应力的计算及其在油气勘探开发中的应用等。分析了水力压裂法、井壁崩落法、声发射法等地应力测试方法的原理、应用范围及计算方法,对目前应用的测试方法中存在的问题进行了研究,并指出了进一步发展的方向及需要解决的主要问题。结合油气勘探开发的需要,对油田开展地应力研究问题提出了建议。     

低渗透油藏矩形井网水力压裂适应性研究

水力压裂技术是低渗透油藏增产改造的主要措施。矩形井网由于注采井数比高、注水强度大等特点,可以提高油井产能和注水井注水能力,是目前油田开发的有效井网形式之一。针对低渗透油藏的地质特点,对矩形井网在低渗透油田水力压裂中的适应性进行了研究。结果表明,对低渗透油田,采用矩形井网开发能获得较好效果。研究了矩形井网在不同井距和排距条件下裂缝长度和导流能力变化对压裂井产能等开发指标的影响。研究结果表明:对于矩形井网,井距一定,压裂效果并非排距、缝长比和导流能力越大越好,而是存在一个合适的范围。     

基于模拟退火法的水力压裂裂缝参数反演

提出一种基于模拟退火的水力压裂裂缝参数反演算法, 并以合成的倾斜场数据为例, 对水压裂缝的中心位置、倾向、倾角和体积等参数进行了反演试算。试算结果表明, 与传统的梯度法或贝叶斯反演方法相比, 这种新方法在有效估算水力压裂裂缝关键参数的同时, 显著地扩大了目标函数的收敛区域, 降低了算法对裂缝参数初始值精度的依赖程度, 提升了反演算法的适用范围, 并且不需要任何裂缝参数的先验信息。该研究为水力压裂过程中裂缝参数的实时解算提供了算法基础。     

高强震动酸化工艺技术在河南油田的推广应用

针对河南油田油层非均质性、低渗透、近井地带污染严重的问题 ,应用高强震动酸化工艺技术 ,克服了常规酸化效果差、有效期短的弊端 .该工艺技术的核心就是将物理解堵和化学酸化法有机结合起来处理油层 .高强震动酸化工艺技术在河南油田应用 36井次 ,措施有效率 (注水井 2 9井次 ,油井 7井次 )达 90 .62 %以上 ,工艺成功率 1 0 0 % ,累计增注水量 44万 m3 ,平均有效期 8个月以上 .现场试验证明 ,该技术对改造油水井地层堵塞效果好 ,见效快 ,特别适合于物性极差的油砂体上倾尖灭的油层的解堵和改造