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切变和变风向入流对偏航风力机气动特性的影响研究 被引量：1
1
作者 汪建文 赵爽 +4 位作者 白叶飞 张立茹 马剑龙 张建伟 闫思佳 《中国电机工程学报》 北大核心 2025年第8期3079-3091,I0019,共14页
自然风况与偏航工况结合使风力机气动特性变得十分复杂,进而影响风力机输出稳定性及结构安全。该文选择切变和变风向两种入流工况,利用双重嵌套滑移网格方法建立风力机整机动态入流计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)仿真... 自然风况与偏航工况结合使风力机气动特性变得十分复杂,进而影响风力机输出稳定性及结构安全。该文选择切变和变风向两种入流工况,利用双重嵌套滑移网格方法建立风力机整机动态入流计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)仿真计算模型,分析偏航风力机的气动特性。研究表明,风切变几乎不改变风力机扭矩和轴向推力的均值,但使相对波幅增加,偏航工况下增加更多。基于实测风轮转速进行匀速变风向计算,风向变化结束/转速稳定时的扭矩均值比静态偏航时更大/更小,相对波幅正好相反。偏航使轴向高/低载荷区呈“C”形,切向高/低载荷区呈扇形/豌豆形,切变入流趋使高/低载荷区向风轮上/下半平面移动。变风向入流时叶根区域载荷均值和波动频率更大,其他区域的均值虽然较少,但波幅更高。结果可为运行在自然风况下的风力机的疲劳设计提供理论参考。 展开更多
关键词 风力机 自然风况 气动特性 偏航 计算流体力学数值模拟
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南海X区块超深水开发井固井技术
2
作者 冯颖韬 马睿 +3 位作者 崔策 张福铭 温达洋 赵军 《石油钻探技术》 北大核心 2025年第3期90-97,共8页
随着海洋深水及超深水油气资源勘探开发的深入,复杂的地层环境给固井作业带来了更为严峻的挑战。在超深水低温、高压且可能含有天然气水合物的环境中,常规水泥浆难以满足固井作业的安全需求。为了实现长期有效的固井效果,开发了适用于... 随着海洋深水及超深水油气资源勘探开发的深入,复杂的地层环境给固井作业带来了更为严峻的挑战。在超深水低温、高压且可能含有天然气水合物的环境中,常规水泥浆难以满足固井作业的安全需求。为了实现长期有效的固井效果,开发了适用于超深水开发井的固井技术。该技术包括一种适用于超深水低温环境的低水化热水泥浆,与常规水泥浆相比,该水泥浆的水化放热量降低了23%以上,有效降低了天然气水合物分解的风险,且对水泥的强度无影响。建立了海洋超深水井筒传热模型,在迭代求解该模型的基础上,开发了海洋超深水井底循环温度(BHCT)模拟预测软件,并利用研制的BHCT井下测量工具验证了海洋超深水井筒传热模型的准确性。同时,研发了一种具有良好乳化和润湿反转效果的高效油基冲洗液,提高了油基滤饼的冲洗效率。南海X区块的11口开发井应用了超深水开发井固井技术,固井施工顺利,固井质量优良。研究和现场应用表明,超深水开发井的固井技术解决了超深水低温、高压且可能含有天然气水合物环境的固井技术难点,可以为超深水油气资源的开发提供技术支持。 展开更多
关键词 超深水开发井 固井技术 天然气水合物 水泥浆 井底循环温度 冲洗液
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页岩油藏压裂液流动机制及其对生产的影响
3
作者 宋兆杰 韩啸 +3 位作者 王秀坤 官全胜 张翊航 宋刚祥 《石油钻探技术》 北大核心 2025年第5期107-118,共12页
为明确页岩油藏中压裂液的流动机制及其对生产的影响规律,更好地指导页岩油水平井高效压裂投产,以我国X页岩油藏为例,分析总结了3类典型井(组)的生产特征,利用不同岩性页岩岩心开展了压裂液自发渗吸试验,明确了压裂液渗吸及波及规律,并... 为明确页岩油藏中压裂液的流动机制及其对生产的影响规律,更好地指导页岩油水平井高效压裂投产,以我国X页岩油藏为例,分析总结了3类典型井(组)的生产特征,利用不同岩性页岩岩心开展了压裂液自发渗吸试验,明确了压裂液渗吸及波及规律,并结合岩心尺度裂缝−基质双重介质数值模拟,考虑天然微裂缝发育程度和井间压裂干扰等因素,揭示了压裂液的滞留、排采机制及其对生产效果的影响规律。研究结果表明:页岩油藏天然微裂缝是压裂液的主要储集空间,也是压裂液进入基质的主要流动通道;水平井排采过程中,天然微裂缝随着有效应力增大逐渐闭合,压裂液被“水锁”并滞留在天然微裂缝中,一方面保持了地层能量,另一方面压裂液继续流向基质深处与原油进行渗吸置换;天然微裂缝的发育程度是影响水平井产能的关键因素,天然微裂缝发育程度越高,压裂液渗吸量越大,在基质的作用深度越深,生产时压裂液返排率及稳定含水率越低,水平井产能越高;页岩油老井被加密新井压窜后,压裂液在压差作用下进入并占据阻力更小的大孔道,堵塞了自发渗吸排油的小孔道,形成“液阻效应”,破坏自发渗吸进程,导致向基质渗吸的量减少;同时,老井基质孔隙内的原油与新、老井间高导流裂缝中的压裂液形成“竞争流动”,导致老井基质孔隙内原油动用程度降低,产油量急剧降低,含水率陡增。研究结果可为我国陆相页岩油高效开发提供理论指导。 展开更多
关键词 页岩油藏 压裂液 天然微裂缝 自发渗吸 含水率 返排率 井间干扰
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输流直、弯组合管的流体诱发振动分析
4
作者 刘伟 万志勇 赵千里 《振动工程学报》 北大核心 2025年第1期39-46,共8页
基于“以直代曲”的思路,提出在输流直管的流固耦合振动微分方程中直接引入稳态组合张力来描述直、弯组合管的横向运动。以固定‐弹性支承式组合管为例,利用基于Laplace变换的新传递矩阵法推导了求解系统固有频率的特征方程,研究了系统... 基于“以直代曲”的思路,提出在输流直管的流固耦合振动微分方程中直接引入稳态组合张力来描述直、弯组合管的横向运动。以固定‐弹性支承式组合管为例,利用基于Laplace变换的新传递矩阵法推导了求解系统固有频率的特征方程,研究了系统的固有频率及临界流速等振动特性,过程中着重考察了稳态组合张力、流动模型修正因子、系统组成等因素对振动特性的影响。提出了“伪模态耦合发散”的概念,发现对于稳态组合张力,不同的取值方式会得到不同的临界流速;系统组成的变化会导致系统的稳定性呈现较大的差异。利用“以曲代直”的思路建立了组合管的振动微分方程,经验证,上述两种思路的计算结果一致。 展开更多
关键词 流固耦合振动 输流直、弯组合管 固有频率 稳态组合张力 临界流速
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FCC油浆基高软化点沥青包覆天然石墨负极材料的电化学性能 被引量：1
5
作者 黄世伟 朱帅波 +2 位作者 王际童 乔文明 张寅旭 《华东理工大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第4期476-485,共10页
天然石墨来源广泛、成本低廉,并且具有相对较高的比容量以及稳定的嵌/脱锂电位,是目前商业化锂离子电池负极的主要材料。但其存在与有机电解液相容性差,溶剂共嵌入导致石墨层剥离,因而库仑效率和循环性能不理想等问题。本文以催化裂化... 天然石墨来源广泛、成本低廉,并且具有相对较高的比容量以及稳定的嵌/脱锂电位,是目前商业化锂离子电池负极的主要材料。但其存在与有机电解液相容性差,溶剂共嵌入导致石墨层剥离,因而库仑效率和循环性能不理想等问题。本文以催化裂化油浆为原料,通过空气吹扫-氮气氛围热缩聚的方法制备高软化点沥青,并将其作为包覆剂,通过液相包覆的方法改性天然石墨材料。结果表明,沥青包覆量为10%时可以在天然石墨表面形成完整的包覆层,降低比表面积,从而改善天然石墨材料的循环性能和倍率性能,所得的包覆石墨材料在0.5 C下循环200次时容量保持率由69.01%提高到88.53%,展现出较佳的电化学性能。 展开更多
关键词 催化裂化油浆 高软化点沥青 包覆 天然石墨 负极材料
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天然气水合物井下螺旋-旋流耦合分离除砂器结构优化
6
作者 唐洋 谢娜 +2 位作者 何玉发 李泽良 王国荣 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期1184-1197,共14页
为解决天然气水合物在开采过程中泥砂无法有效分离、回填,导致回收管路堵塞、储层坍塌的问题,本文提出一种井下螺旋-旋流耦合原位分离器结构。采用CFD数值模拟的方法对分离器关键结构参数进行单因素分析,通过正交试验对结构进行优化。... 为解决天然气水合物在开采过程中泥砂无法有效分离、回填,导致回收管路堵塞、储层坍塌的问题,本文提出一种井下螺旋-旋流耦合原位分离器结构。采用CFD数值模拟的方法对分离器关键结构参数进行单因素分析,通过正交试验对结构进行优化。仿真结果表明:最大除砂效率为89.55%;在关键结构中,入口螺旋角度是泥砂是否能被有效分离的主要影响因素;最优的结构参数是入口数量为6个、螺旋流道结构为圆角形截面、螺旋流道的流域数量为2道、溢流管深度为100mm,涡流导流板与溢流管底端之间的距离为28mm;室内试验的最大除砂效率为84.46%,与数值模拟的最大除砂效率相对误差为6.03%,证明提出的螺旋-旋流器耦合分离器在天然气水合物井下开采分离除砂中具有良好的性能。 展开更多
关键词 天然气水合物 井下分离器 计算流体力学 数值模拟 优化设计 除砂效率
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黏弹性水射流的集束特性及切割破岩性能试验
7
作者 张宏伟 葛兆龙 +4 位作者 胡秋旭 葛彬彬 陈翾屹 温森 邓青林 《煤炭学报》 北大核心 2025年第9期4223-4234,共12页
针对煤层卸压增透中纯水射流割缝有效距离短、效率低的问题,提出并研究了一种基于高分子聚合物的黏弹性水射流破岩技术。为探明高分子聚合物对水射流集束特性与破岩性能的影响规律及作用机理,系统研究了不同质量分数PAM工作液的黏弹特... 针对煤层卸压增透中纯水射流割缝有效距离短、效率低的问题,提出并研究了一种基于高分子聚合物的黏弹性水射流破岩技术。为探明高分子聚合物对水射流集束特性与破岩性能的影响规律及作用机理,系统研究了不同质量分数PAM工作液的黏弹特性、射流流场结构演变规律及其对煤、砂岩的切割破碎性能与机制。试验采用分子量为2200万的聚丙烯酰胺(PAM)作为添加剂,配制了不同质量分数(0.03%~0.15%)的黏弹性工作液。首先,使用流变仪对工作液的储能模量、损耗模量、表观黏度及弛豫时间等流变参数进行测试,并利用透射电镜(TEM)观察其微观胶束结构。其次,利用高速摄像技术捕捉不同压力及质量分数下射流的形态,定量分析射流的扩散角与相干长度。最后,开展对煤岩和砂岩的切割试验,在20和50倍喷嘴直径(d)靶距下对比纯水射流与PAM黏弹性水射流的切割深度、缝槽形态,并借助扫描电子显微镜(SEM)从微观尺度揭示2种射流的破岩机制差异。结果显示:PAM工作液具有显著的黏弹性与剪切稀化特性,高质量分数(≥0.06%)PAM工作液具有胶束结构,存在明显的弹性主导区。弛豫时间在0.12%质量分数时达到最小值0.01 s。TEM图像显示,0.12%质量分数的工作液形成了均匀稳定的网状胶束结构,实现了弹性与流动性的平衡。PAM的加入显著改善了射流的集束性,射流扩散角和相干长度随PAM质量分数增加呈“先增后减”的非线性关系。在最优质量分数0.12%时,射流扩散角较纯水最多降低83.9%,相干长度则提升了6.3倍。黏弹性水射流流场呈现出独特的结构演化:相干段出现因聚合物链弹性回缩导致的“腰缩”现象,随后进入由局部高剪切速率诱发的缠绕−破碎段。切割破岩试验表明:黏弹性水射流的破岩能力大幅提升。切割煤岩时,0.12%的PAM水射流形成了多层裂纹结构,而纯水射流仅形成规整缝槽。对于砂岩,在30 mm(20d)和75 mm(50d)靶距下,0.12%的PAM水射流的切割深度较纯水分别提高了278.4%和311.2%,且实现了切割深度增加与切口宽度减小的效果优化。微观破岩机制分析发现,纯水射流仅能引起矿物表层的物理剥蚀,晶体与胶结结构保持完整;而黏弹性水射流能够引发沿晶破坏与穿晶破坏,促进矿物颗粒崩解,破坏程度更深。因此,添加PAM形成非牛顿黏弹性流体,能显著优化水射流的流场结构、抑制其雾化与能量耗散,从而大幅提升其集束性与有效作用距离,在煤层割缝、卸压增透等领域具有应用前景。 展开更多
关键词 水射流 水力割缝 卸压增透 非常规天然气 非牛顿流体 黏弹性
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海域天然气水合物稳定井壁钻井液研究进展
8
作者 孙金声 赵珂 +6 位作者 廖波 吕开河 王金堂 刘敬平 白杨 王韧 白英睿 《天然气工业》 北大核心 2025年第6期1-16,共16页
天然气水合物(以下简称水合物)是我国重要的潜在高效清洁油气接替资源,绝大部分赋存于海域深水浅部地层之中。水合物因其复杂的赋存形态与特殊的储层特性,在钻探过程中易引发水合物相态变化进而造成钻井井壁失稳,而高性能钻井液是维持... 天然气水合物(以下简称水合物)是我国重要的潜在高效清洁油气接替资源,绝大部分赋存于海域深水浅部地层之中。水合物因其复杂的赋存形态与特殊的储层特性,在钻探过程中易引发水合物相态变化进而造成钻井井壁失稳,而高性能钻井液是维持井壁稳定的关键。为研制适用于海域水合物储层钻探的低成本高性能钻井液体系,系统梳理了全球海域水合物深水浅部储层特点与钻井难点,系统分析了海域水合物井壁失稳机理及研究现状,对现阶段的水合物井壁稳定钻井液体系进行了总结归纳,提出了未来水合物钻井液体系的设计思路与发展方向。研究结果表明:①海域水合物储层钻井常面临浅部地层疏松、安全密度窗口窄、水合物相态变化和钻井液性能变化等因素带来的井壁失稳难题;②在钻井过程中,钻井液与水合物储层会发生传热和传质反应,影响井壁周围力学性能,进而造成井壁失稳,现阶段主要使用物理控温或化学抑制的方法来延缓水合物的分解;③水基钻井液仍是海域水合物钻井过程中的首选,目前研发的胺基聚合物钻井液体系、稀硅酸盐钻井液体系、聚合醇钻井液体系等均具有较好的水合物抑制性与稳定井壁性能。结论认为,未来应继续加强高效低成本水合物相态控制化学剂与无毒高性能钻井液的研发,构建出更多可用于海域水合物钻探、有效维持井壁稳定的低成本高性能环保型钻井液体系,为全球海域水合物开发和深海油气增储上产提供有力的技术支撑。 展开更多
关键词 海域天然气水合物 钻井液 井壁稳定 地层蠕变 安全密度窗口 相态控制 封堵材料 流变调控
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基于文丘里管的天然气掺氢流动规律研究
9
作者 何银博 孙恒 +5 位作者 刘楚茹 张姝 王飞 郑国婷 王一凡 卢钰铜 《低碳化学与化工》 北大核心 2025年第7期136-144,共9页
利用现役的天然气管道掺氢混输,是实现氢气大规模、长距离和低成本储运的有效方法。开发高效便捷的掺氢设备,增大天然气和氢气的掺混均匀度,有利于提高氢气输送效率、保障管道长距离输送及下游用气安全。利用文丘里管作为掺氢设备,用甲... 利用现役的天然气管道掺氢混输,是实现氢气大规模、长距离和低成本储运的有效方法。开发高效便捷的掺氢设备,增大天然气和氢气的掺混均匀度,有利于提高氢气输送效率、保障管道长距离输送及下游用气安全。利用文丘里管作为掺氢设备,用甲烷替代天然气,将甲烷和氢气进行掺混,采用数值模拟的方法,研究了不同的掺混结构和工况对甲烷和氢气掺混流动过程及掺混均匀度的影响。结果表明,在T型管道后添加文丘里管可以增大掺混均匀度。在模拟工况下,当管喉比(文丘里管喉管段与直管段直径比)为1/3时,掺混效果最好;当掺氢比(氢气与甲烷的质量分数比)为15%时,掺混效果最好,掺混均匀度随着掺氢比的增大而增大。与静态掺混器相比,即使甲烷流速较小,添加了文丘里管的管道内仍可保持较大的掺混均匀度。运行压力越小,掺混均匀度波动越小,掺混过程更稳定。 展开更多
关键词 天然气掺氢 文丘里管 掺混均匀度 掺氢比 流体流动规律
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基于计算流体力学的天然气空气部分氧化制乙炔模拟研究
10
作者 何李 杨培渊 甘利华 《低碳化学与化工》 北大核心 2025年第10期126-137,共12页
天然气非催化部分氧化法已广泛实现工业化,如何进一步降低成本仍是该技术面临的挑战。基于计算流体力学并结合GRI-Mech 3.0化学反应机理,对天然气空气部分氧化制乙炔进行了数值模拟,探讨了其在化学反应及工艺方面的可行性。结果表明,氮... 天然气非催化部分氧化法已广泛实现工业化,如何进一步降低成本仍是该技术面临的挑战。基于计算流体力学并结合GRI-Mech 3.0化学反应机理,对天然气空气部分氧化制乙炔进行了数值模拟,探讨了其在化学反应及工艺方面的可行性。结果表明,氮气不参与反应;在预热温度为923 K、氧烃比(n(O_(2))/n(CH_(4)))为0.70和进料流速为200~300 m/s条件下,反应器出口乙炔的物质的量分数可达8.9%,高于工业生产过程(7.8%);生成合成气的氢碳比(n(H_(2))/n(CO))为1.8,略低于以纯氧为氧化剂时的氢碳比。尽管天然气空气部分氧化在产品分离阶段工艺更为复杂,但由于无需高能耗的空分设备及其相关单元操作,仍展现出良好的应用前景。 展开更多
关键词 天然气 部分氧化 空气 乙炔 计算流体力学
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直弯组合类型输流管道三维固有振动特性研究
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作者 郭宇辰 顾颖宾 丁虎 《力学学报》 北大核心 2025年第10期2422-2431,共10页
结构振动引起的破坏是导致管道系统失效的重要原因之一,研究其固有振动特性既是深入理解其动力学行为的基础,也是提升管道结构性能与运行可靠性的关键.现有研究主要聚焦于几何形状简单的水平或竖直直管,其动力学特征可通过二维模型较为... 结构振动引起的破坏是导致管道系统失效的重要原因之一,研究其固有振动特性既是深入理解其动力学行为的基础,也是提升管道结构性能与运行可靠性的关键.现有研究主要聚焦于几何形状简单的水平或竖直直管,其动力学特征可通过二维模型较为准确地描述.然而,由直管与弯管组合构成的L形和S形等非等直平面管道,因几何构型复杂,其振动特性呈现显著三维特征,二维模型已无法反映其真实的振动行为,三维建模的复杂性亦限制了该研究的开展.基于绝对节点坐标法(absolutenodalcoordinateformulation,ANCF),构建了三维管道单元理论模型,结合几何特征建立了等直管、L形管和S形管模型,并对两端固支条件下3类管道的模态频率与振型特征进行了对比分析.结果表明,直弯组合管道在固有频率组成及振型表现上较直管更为复杂,呈现明显的面内与面外频率分离现象.管内流速增加时,各阶频率整体呈下降趋势,且该趋势在不同几何构型中表现一致.此外,相同外径条件下,增大管壁厚度会提高管结构整体固有频率,且高阶固有频率增幅更大.综上所述,该研究对直弯组合类型管道的三维动力学特性分析提供了参考. 展开更多
关键词 输流管道 三维模型 绝对节点坐标法 直弯组合构型 固有频率
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埋地大直径高压输气管道泄漏特性仿真研究
12
作者 林晓晖 李刚 +4 位作者 杨文明 曾科宏 王磊 王飞 董祥伟 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第8期3400-3414,共15页
埋地输气管道发生天然气泄漏是严重的安全事件,会对经济和环境造成重大影响。针对大直径高压输气管道,采用计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)方法建立包含1.4 m直径管道及周围土壤的三维数值模型,研究高压气体经过预设泄... 埋地输气管道发生天然气泄漏是严重的安全事件,会对经济和环境造成重大影响。针对大直径高压输气管道,采用计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)方法建立包含1.4 m直径管道及周围土壤的三维数值模型,研究高压气体经过预设泄漏孔在土壤中的泄漏特性。CFD模型将土壤考虑为多孔介质材料,采用Redilich-Kwong状态方程描述高压气体的温度-压力效应,结合组分输运和湍流模型,研究泄漏孔径、管内压力等因素对泄漏速率和温度分布的影响规律。结果表明:泄漏速率随着孔径、压力的增大而增大,当泄漏孔径在10~50 mm变化时,泄漏速率增加了77.78%;环境温度会导致土壤温度场分布呈现不同形式,环境温度较低时,管道内高温气体泄漏产生的温度-压力效应将被削弱;当环境温度与管内气体温度接近时,在泄漏口上方0.7~1.2 m埋地范围内产生可监测的温度变化区。研究成果有助于理解埋地大直径高压输气管道泄漏特性和温度变化规律,为管道泄漏监测光缆的布设提供理论依据。 展开更多
关键词 埋地管道 高压天然气 多孔介质模型 计算流体力学(CFD)模型 温度-压力效应
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富水岩溶地区新建隧道对上跨既有隧道渗流场及应力场的影响机制
13
作者 莫小兵 郝世全 +3 位作者 李伟 郭辉 邹俊鹏 马彩霞 《安全与环境工程》 北大核心 2025年第2期151-159,共9页
富水岩溶地层中新建隧道跨越既有隧道施工时,区域渗流场及应力场发生变化,导致新建隧道以及既有隧道的安全性受到威胁,存在隧道渗涌水及结构失稳的风险。通过有限元-离散元耦合方法(FDEM)孔隙-应力渗流模型研究了地下水水位变化对杨木... 富水岩溶地层中新建隧道跨越既有隧道施工时,区域渗流场及应力场发生变化,导致新建隧道以及既有隧道的安全性受到威胁,存在隧道渗涌水及结构失稳的风险。通过有限元-离散元耦合方法(FDEM)孔隙-应力渗流模型研究了地下水水位变化对杨木岭隧道开挖后隧道模型渗流场、应力场和位移场的影响,以及隧道模型中天然裂缝密度变化对渗流场和位移场的影响。结果表明:杨木岭隧道开挖后周围孔隙水压力形成降落漏斗,随着地下水水位的升高,降落漏斗范围增大;隧道模型的最大水平位移和最大压应力随着地下水水位的升高而增大,最大竖直位移和最大拉应力则减小;考虑天然裂隙分布时,孔隙水压力的分布受裂缝密度和位置的影响显著,且孔隙水压力越小的区域,裂缝的阻碍效果愈加明显,同时天然裂缝对隧道模型中水平位移的分布有较大影响,且裂缝越靠近隧道影响越明显。 展开更多
关键词 富水岩溶区 隧道 流固耦合 渗流场 应力场 天然裂缝 有限元-离散元耦合方法(FDEM)
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基于云台式激光甲烷检测仪的天然气泄漏溯源定位模型开发与评估 被引量：1
14
作者 陈学忠 《西南石油大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期145-155,共11页
天然气站场突发气体泄漏事故的应急响应高度依赖于泄漏位置与泄漏量等关键信息获取的准确性。当前,多数天然气站场已配备云台式激光甲烷检测仪,该设备具备感知微小泄漏的能力,但由于缺乏配套气云循迹与搜索算法,无法实现对泄漏源的自主... 天然气站场突发气体泄漏事故的应急响应高度依赖于泄漏位置与泄漏量等关键信息获取的准确性。当前,多数天然气站场已配备云台式激光甲烷检测仪,该设备具备感知微小泄漏的能力,但由于缺乏配套气云循迹与搜索算法,无法实现对泄漏源的自主搜寻。为解决这一问题,研究建立了全局式泄漏源搜索模型(GSRC)和球形泄漏源搜索模型(SSRC),并分别通过数值模拟和现场试验评估其有效性和优缺点。结果表明,基于实时气云浓度和搜索算法建立的GSRC和SSRC两种泄漏源搜索模型,赋予了云台式激光甲烷检测仪对泄漏的自动搜寻和定位功能,同时,通过对影响因素的深入分析,确定了模型的基本参数值;建立了西部典型站场全尺度CFD泄漏扩散模型,模拟发现SSRC模型具有最小的搜寻路径长度和平均搜寻时间,即最高的搜寻效率;将SSRC模型内嵌至云台式激光甲烷检测仪的工控平台后,现场试验数据显示,在10~60 m^(3)/h泄漏速率条件下,86%的泄漏事件可在4 min内完成定位,且44%定位误差不超过2 m,72%定位误差不超过4 m。该泄漏源搜寻模型可大幅提高搜寻精度,为应急抢险和恢复提供技术支撑。 展开更多
关键词 天然气站场 泄漏溯源 计算流体力学 全局式泄漏源搜索模型 球形泄漏源搜索模型
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大型实验地球流体力学旋转平台的设计与实现
15
作者 陆晓婕 韩国庆 +1 位作者 林一帆 董昌明 《空气动力学学报》 北大核心 2025年第6期99-110,I0002,共13页
地球流体力学是一门研究自然界中流体宏观运动规律的学科,在气候研究等领域具有广泛应用。旋转水池通过比例缩放和地形模拟,能够再现旋转条件下层化流体的多尺度物理过程,并捕捉海洋和大气环境的基本特征,在模拟自然流体运动中发挥了重... 地球流体力学是一门研究自然界中流体宏观运动规律的学科,在气候研究等领域具有广泛应用。旋转水池通过比例缩放和地形模拟,能够再现旋转条件下层化流体的多尺度物理过程,并捕捉海洋和大气环境的基本特征,在模拟自然流体运动中发挥了重要作用。本文重点介绍了南京信息工程大学国际地球流体力学研究中心已建成的大型旋转水池的设计原理和系统组成,该水池是全球第二个内径超过10 m的旋转水池(内径14 m,外径18 m),由大型水池主体、多密度水体交换系统、观测系统和多元分析系统4个部分组成,其中观测系统采用了自动升降装置和最新的光学测高技术,这是以往大型旋转平台所未具备的。此外,还展示了在其他旋转平台上开展的讨论涡旋演化和涡-涡相互作用的中尺度涡旋实验以及探索河口羽流分类及稳定性实验。结果显示:离心不稳定性导致涡旋出现缓慢衰减期,涡-涡相互作用导致涡旋出现快速衰减期,这两个因素是造成反气旋涡消亡的主要原因;涡旋在合并过程中向外扩散涡度,并在外界累积涡丝,形成反对称涡度,从而影响合并效率,反对称涡度引发的对流过程是涡旋合并的机制之一;陆架坡度对河口羽流的最大深度影响较小,但对羽流的宽度影响显著。该大型旋转平台旨在服务全球科研人员,促进国内外科研机构的深度合作,推动地球流体力学研究的未来发展。 展开更多
关键词 实验地球流体力学 大型旋转水池 自然流体运动 中尺度涡旋 河口羽流
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四川红泥坡铜矿床流体包裹体和硫同位素地球化学特征
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作者 左维钟 吴夏涛 +4 位作者 陈涛 周家喜 管申进 殷桂圆 尹虹霖 《矿物学报》 北大核心 2025年第4期807-822,共16页
四川红泥坡铜矿床位于扬子地块西南缘康滇地轴中北段,矿体赋存于古元古界河口群变质火山-沉积岩系中,大致呈似层状、透镜状、脉状顺层产出。矿石构造包括网脉/角砾状、脉状、浸染/块状、条带/似层状等,矿物结构包括自形-半自形-他形粒... 四川红泥坡铜矿床位于扬子地块西南缘康滇地轴中北段,矿体赋存于古元古界河口群变质火山-沉积岩系中,大致呈似层状、透镜状、脉状顺层产出。矿石构造包括网脉/角砾状、脉状、浸染/块状、条带/似层状等,矿物结构包括自形-半自形-他形粒状、交代残余、包含和压碎等。该矿床已探明铜资源量超过60万t,平均Cu品位1.31%。本次工作以红泥坡矿床广泛发育的石英和黄铜矿为研究对象,通过岩相学、矿相学、流体包裹体和硫同位素地球化学研究,以期查明成矿流体性质与演化和硫来源。石英流体包裹体主要类型为气液两相包裹体和含盐类子晶包裹体,且气液两相包裹体占主导地位。石英流体包裹体均一温度范围变化较大,主要集中在两个区间120~170℃(中-低温度)和230~430℃(中-高温度),少数含NaCl子晶的三相包裹体均一温度>450℃;流体包裹体盐度范围主要集中在3%~20%NaCleqv(中-低盐度)和23%~42%NaCleqv(中-高盐度)两区间内;流体包裹体液相成分主要为H_(2)O,气相成分有水蒸气、N_(2)和CO_(2)等。黄铜矿硫同位素组成变化范围较窄,δ^(34)S值为2.99‰~7.45‰,具有岩浆硫和地层硫混合特征。综合矿床地质、流体包裹体和硫同位素地球化学特征,本文认为红泥坡铜矿床成矿流体是中-高温度、中-高盐度流体与中-低温度、中-低盐度流体混合所形成的混合流体,流体混合是导致该矿床金属矿物沉淀的主要因素之一。 展开更多
关键词 石英 流体包裹体 成矿流体性质与演化 硫同位素和硫来源 流体混合 红泥坡铜矿床
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基于弹性支撑离散刚度的载流管路固有频率优化配置方法
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作者 张琳 陈乐佳 +2 位作者 邓海华 余永丰 徐志云 《中国舰船研究》 北大核心 2025年第5期93-102,共10页
[目的]基于连续刚度的载流管路固有频率优化配置方法在实际中因刚度参数离散性引起优化配置结果不理想,提出一种基于弹性支撑离散刚度的载流管路固有频率优化配置方法。[方法]首先,以推导的目标固有频率对刚度参数的灵敏度公式为算法核... [目的]基于连续刚度的载流管路固有频率优化配置方法在实际中因刚度参数离散性引起优化配置结果不理想,提出一种基于弹性支撑离散刚度的载流管路固有频率优化配置方法。[方法]首先,以推导的目标固有频率对刚度参数的灵敏度公式为算法核心,以连续最优支撑刚度优化方案为初始值,通过迭代计算最小化管路固有频率与目标频率的扰动偏差,求解出管路各弹性支撑的离散最优刚度参数。然后,通过U形载流管路数值和试验两种模型对所提方法进行验证。[结果]结果表明,利用所提方法计算的离散最优刚度参数能够准确完成U形载流管路前3阶固有频率的优化配置,最大误差不超过2%。[结论]所提方法计算速度快、收敛性好,能够大幅度降低固有频率优化配置结果的扰动偏差,有效解决工程应用中因计算连续最优刚度与实现离散刚度之间的误差导致固有频率优化结果不理想的问题。 展开更多
关键词 管路 载流管路 固有频率 优化配置 离散刚度 灵敏度分析
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抑制水合物聚集与粘附管壁的双效抑制剂试验研究
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作者 马传华 吴艳辉 +2 位作者 康雨杰 代锐 刘楷 《石油钻探技术》 北大核心 2025年第3期122-128,共7页
水合物颗粒聚集及粘附井壁是深水作业中井筒堵塞的重要原因。为探究不同因素对水合物颗粒聚集及粘附管壁的影响,采用水合物颗粒间相互作用力测试装置,分析了温度、接触时间及环境介质对环戊烷水合物颗粒间内聚力及其与管壁粘附力的作用... 水合物颗粒聚集及粘附井壁是深水作业中井筒堵塞的重要原因。为探究不同因素对水合物颗粒聚集及粘附管壁的影响,采用水合物颗粒间相互作用力测试装置,分析了温度、接触时间及环境介质对环戊烷水合物颗粒间内聚力及其与管壁粘附力的作用规律;结合水合物堵塞评价试验,考察了椰油酰胺类表面活性剂DEA抑制水合物聚集与粘附的效果。结果表明:水合物颗粒间内聚力及颗粒与壁面粘附力随着温度升高和接触时间增长而增大,且在空气中的内聚力和粘附力显著高于在液态环戊烷中;水合物颗粒与疏水壁面的粘附力最小。DEA在液态环戊烷和空气中均能有效降低水合物颗粒间内聚力及颗粒与壁面粘附力,加量为0.5%时,内聚力分别降低51%和53%,粘附力分别降低82%和60%。在低温高压条件下,DEA可有效抑制水合物的聚集与粘附。研究表明,DEA与深水水基钻井液的配伍性良好,可作为深水钻井液用双效水合物抑制剂。 展开更多
关键词 深水钻井 天然气水合物 水基钻井液 水合物抑制剂 内聚力 粘附力
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抗220℃淀粉基复合降滤失剂的研制与性能评价
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作者 赵杰 张羽臣 +3 位作者 刘占奇 陈西国 王宝军 李新亮 《钻井液与完井液》 北大核心 2025年第5期617-622,共6页
钻井液处理剂兼具抗高温与环保性能是确保“安全、高效、经济、绿色”钻井的关键。以水溶淀粉、细目核桃壳粉和环保丙烯酸树脂为原料,利用交联剂,通过反相乳液聚合方法制备了一种抗高温环保型淀粉基复合降滤失剂。该复合降滤失剂的最大... 钻井液处理剂兼具抗高温与环保性能是确保“安全、高效、经济、绿色”钻井的关键。以水溶淀粉、细目核桃壳粉和环保丙烯酸树脂为原料,利用交联剂,通过反相乳液聚合方法制备了一种抗高温环保型淀粉基复合降滤失剂。该复合降滤失剂的最大热分解温度为286℃,呈现出一种具有不规则形状与不同尺寸的纤维状结构。220℃热滚后,2%复合降滤失剂可使4%膨润土基浆的中压滤失量由39 mL下降至12 mL,并使得基浆高温高压滤失量由172 mL降低至52 mL,降滤失率近70%,且高温下具有低黏降滤失效果。进一步通过Zeta电位分析、粒径分布测量和扫描电镜观察探究了该复合降滤失剂的作用机理。结果表明,该复合降滤失剂吸附在黏土颗粒上,增强了膨润土基浆的胶体稳定性,优化了其粒度级配;同时,复合降滤失剂能够封堵滤饼孔隙,形成薄而韧的滤饼,最终显著降低钻井液在高温下的滤失量,可为抗超高温环保型水基钻井液体系研发提供指导。 展开更多
关键词 水基钻井液 降滤失剂 抗高温 环境保护 天然改性处理剂
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氢气隔膜压缩机管系气流脉动与振动分析
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作者 闫伟 王郡疃 +3 位作者 罗克钦 马利 鹿浪 潘家保 《机电工程》 北大核心 2025年第6期1074-1083,共10页
针对压缩机中常见的气流脉动与振动问题,以某型号氢气隔膜压缩机的管系为研究对象,对管系的气流脉动和振动分析进行了研究。首先,基于管系的结构参数,分别建立了进、排气管系的流体模型与结构模型,根据压缩机运行工况参数,为分析模型施... 针对压缩机中常见的气流脉动与振动问题,以某型号氢气隔膜压缩机的管系为研究对象,对管系的气流脉动和振动分析进行了研究。首先,基于管系的结构参数,分别建立了进、排气管系的流体模型与结构模型,根据压缩机运行工况参数,为分析模型施加了边界条件;然后,研究了管系内部气体脉动特性分析,探究了进、排管系与气缸连接的法兰处压力脉动幅值与5谐量幅值的变化规律;接着,在脉动作用下开展了管系的力学性能分析,探究了管系结构的形变与最大应力变化;最后,对隔膜压缩机的管系结构进行了模态分析,探明了管系前6阶固有频率的共振区。研究结果表明:法兰处压力脉动幅值、前5谐量幅值均满足API 618的技术要求,管系结构的最大应力低于材料的许用强度,管系不会发生共振问题;由此可见该型号隔膜压缩机管系结构设计合理,不会出现气流脉动和共振问题。该研究为压缩机的实际生产提供了一定的理论支撑。 展开更多
关键词 氢气隔膜压缩机 管路系统振动 气流脉动 模态分析 固有频率 管系参数设计
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