Al_2O_3陶瓷粉末注射脱脂生坯分形结构表征

采用分形理论建立PIM脱脂生坯的孔隙分形维数、孔隙面积分形维数和迂曲分形维数,再通过实验研究有效热导率与孔隙率的影响关系,进而揭示Al_2O_3脱脂生坯的微观分形结构特征。研究结果表明:PIM生坯孔隙分形维数越大,孔隙越复杂,其孔隙率越大;有效热导率随着孔隙率的增加而减小;而在相同孔隙率下,有效热导率随着面积分形维数的增大而增大,随着迂曲分形维数的增大而减小。     

基于热力学模型的生物质焦孔隙结构的分形模型

用稻壳、法国梧桐树叶在不同热解条件下制得生物质焦样,通过压汞法获得生物质焦的孔隙结构实验数据,采用热力学模型对生物质焦的孔隙结构进行数学建模,并计算了相应的分形维数。计算结果表明,生物质焦的孔隙结构越复杂,分形维数越大。     

不同渗透率岩心一次进汞-退汞回路的分形特征

利用压汞法测得的毛细管压力曲线,比较分析了不同渗透率岩心的一次进汞-退汞回路的形态特征、变化规律及其孔隙分布特征。结合分形理论,分别用单分形段和多线性段拟合方法对中高渗透岩心和低渗透岩心的分形维数进行了拟合,阐述了分形维数作为量化指标与不同孔隙分布特征的关系。结果表明,中高渗透岩心水银以连续相退出岩心孔隙,进汞-退汞回路的分形特征曲线近于平行,计算的分形维数接近;而低渗透岩心退汞过程水银的连续性被破坏,大部分水银由于被孤立而形成残余饱和度,定量表现为分形特征曲线拟合的分形维数与岩心中较小孔隙的分形维数值接近。     

气体有效扩散系数的分形模型

多孔介质中杂乱无序的孔分布结构特性显示了多孔介质具有孔分形结构。气体扩散在孔道中的分形模型是建立在分形理论和气体扩散特点的基础上。在考虑孔的大小分布、连通性分布和2种气体扩散机理的影响下,推导出了气体有效扩散系数和结构参数的关系。从参数分析中,可以得出有效扩散系数与孔的面积分形维数、孔隙率、联通数、气体自由扩散路径、孔最大最小直径比值成正比,与孔道迂曲度、迂曲分形维数成反比。通过实验数据与模型预测值对比验证了分形模型的正确性。     

碳纳米管/PTFE复合材料磨损表面分形特性研究

基于分形理论和扫描电镜分析,采用双毯法计算了碳纳米管/PTFE复合材料磨损表面的三维分形维数。结果表明,基于Peleg-blanket法和磨损表面SEM图计算所得的分形维数,可以表征碳纳米管/PTFE复合材料磨损表面的形貌特征;随着填料含量的增加,复合材料磨损表面的分形维数依次减小;纯PTFE的分形维数最大,而5%碳纳米管/PTFE的分形维数最小,与复合材料磨损量的变化趋势相一致。     

生物质焦分形维数计算

采用压汞法的实验数据,计算两种分形模型下生物质焦样的分形维数。其中根据Menger海绵模型计算得到的分形维数Dm的值在2．7～3．1之间,基于热力学关系的分形模型计算得到的分形维数Dr的值在2．7～2．9之间。分析认为第二种模型更好的描述了焦样的孔隙结构,Dr的值比Dm的值更为合理。实验结果表明,分形维数与生物质种类有关,树叶焦样的分形维数整体上大于稻壳焦样的分形维数。生物质焦样的平均孔径与分形维数有关。总的来看,同一生物质焦样的分形维数随着平均孔径的增大而减小。     

生物质炭孔隙分形特征研究

基于生物质炭孔隙结构压汞法测量结果,采用Menger海绵模型和基于热力学关系模型两种分形模型,对稻壳、法国梧桐树叶、玉米秆、棉花秆种生物质炭的分形维数进行了计算.结果表明基于热力学关系模型比较恰当地反映了生物质炭样的孔隙结构.生物质炭具有较大的分形维数即不规则性,并与生物质种类有关.在种生物质中,树叶炭的分形维最大,玉米秆炭的分形维最小.制炭时的热解温度、热解速率和热解时间等对生物质炭的分形维数均有影响,其中热解温度的影响最大,但它们的影响与生物质的塑性有关.     

分形特征在孔渗计算中应用的意义研究

储层孔隙与喉道空间分布具有统计自相似性特点,孔隙结构特征也可以用分形几何学进行描述。与其他方法相比,岩石微观孔隙结构被我们用分形的方法看作复杂无规律的整体进行研究,这样,得到的计算结果更符合真实情况。本文基于压汞实验资料,计算出样品的孔隙结构分形维数。经过深入研究发现,孔隙结构分形维数与储层参数之间具有一定相关性,基于孔隙结构分形维数的储层物性参数建模能够取得较好效果。研究表明基于压汞资料所求取的,孔隙结构分形维数可为储层孔隙结构微观非均质性研究提供有效方法,并为进一步储层评价奠定基础。     

鄂尔多斯盆地延安组储层分形特征研究——以红河油田为例

压汞是研究致密储层孔喉结构的技术之一,它可以测定总孔体积、孔径分布以认识致密储层的孔喉结构。通过对红河油田延安组红河207、红河198等井的19组岩心开展压汞实验并结合分形理论的几何模型,lgs和lgr的线性相关系数在0.977～0.998之间变化,标准偏差0.06,说明延安组储层岩石孔隙具有良好的分形结构;计算的孔隙结构的分形维数在2.49～2.68之间变化,平均值2.60,标准偏差0.06。经研究发现孔喉分形维数与孔隙度、渗透率、相对分选系数、结构系数、平均孔喉半径有一定的相关性,说明在延安组层位中分形维数也可以作为表征储层孔隙结构特征的参数,对准确认识储层有积极意义。     

用分形理论研究低渗储层孔隙结构

储集层岩石的孔隙结构非均质性对于油气的渗流规律以及水驱油效率都具有重要的影响。利用分形理论对孔隙结构的非均质性进行研究。结果表明,分形维数不同孔隙结构不同,所研究的储集层具有单一分形（分形维数2.690 7～2.814 0）和分段分形特征（分形维数2.414 8～2.995 2）;以分形维数为基础,可以根据孔喉渗透率贡献判断孔隙结构的非均质性和复杂程度。     

煤基多孔碳孔隙逾渗演化过程及结构特征

以煤焦颗粒和煤沥青为原料制备多孔碳材料,从多孔介质流体力学角度分析了坯料焙烧成孔过程及孔隙演化过程,结合分形理论和压汞实验结果,表征了多孔碳孔隙结构的非均质特征.结果表明,多孔碳坯料焙烧成孔的流体力学本质是挥发分在多孔介质中的流动,伴随焙烧各阶段经历了孔隙产生-逐步增多-局部连通-全部连通-网状联接的逾渗演化过程.各试样的孔隙度为29.67%~36.59%,比表面积为2.32~3.91 m~2/g,骨架面积分形维数为1.788~1.854,孔隙面积分形维数为1.638~1.732,体积分形维数为2.844~2.949,迂曲度分形维数为1.319~1.386,压汞实验中阈值压力为(8.94~13.08)×10~4 Pa,表现出典型的分形和逾渗特征.     

基于核磁共振技术分析生活垃圾焚烧灰渣代砂混凝土的微观结构与抗压强度

孔结构是混凝土微观结构中重要的组成部分,影响着混凝土的宏观性能,为了研究生活垃圾焚烧灰渣代替天然砂对混凝土孔结构和抗压强度的影响,通过核磁共振技术对生活垃圾焚烧灰渣代砂混凝土微观孔结构进行测试,分析了孔隙率和孔隙分布变化规律,并根据分形理论研究了孔隙分形特征,获得各孔径区间的分形维数与整体分形维数,并探讨了各孔径占比、孔隙率和分形维数与抗压强度之间的灰熵关联度。结果表明:随生活垃圾焚烧灰渣代砂率的增加,混凝土孔隙率增加,无害孔占比减小,抗压强度降低;分形维数随着生活垃圾焚烧灰渣代砂率的增加而减小,由于生活垃圾焚烧灰渣具有潜在的水硬性,随龄期的增长,分形维数呈增加趋势,同时孔隙结构得到了优化。灰熵关联度分析发现生活垃圾焚烧灰渣代砂混凝土整体分形维数和无害孔占比对抗压强度影响最大。     

海上低渗致密砂岩气藏渗流模型研究

结合压汞曲线来研究砂岩储层的分形维数,利用实验说明了致密气藏存在分形特性,通过推导计算了致密气藏分形维数,对于复杂的微小孔隙发育的砂岩孔隙结构,分形维数接近3.基于实验证实分形的基础上,考虑基质孔隙和裂缝存在分形特性,并考虑到致密气藏的应力敏感性,基于致密气在纳米级孔隙中的非达西流动特点,建立了新的分形致密气藏渗流模型,通过对模型进行求解的基础上研究了具有分形特性的致密气藏渗流规律.绘制并分析了不同参数影响下的压力动态典型曲线.通过分析表明,基质和裂缝分形参数都对压力动态产生影响,但影响的流动时期和阶段不同.传统的气藏模型是本文所建模型的特例.     

分形多孔材料的一种改进化气体扩散分形模型

基于分形理论与技术,提出了气体在由一簇弯弯曲曲、横截面积大小不等的椭圆形毛细管组成的多孔材料中的气体扩散率分形模型。研究结果表明:归一化气体扩散率是最大孔隙面积、最小与最大孔隙面积之比、多孔材料总横截面积、形状因子及分形维数等多孔材料微结构参数的函数;模型能清楚地揭示影响气体扩散率的物理机制。文中气体扩散率分形模型与已有的实验数据进行对比,结果显示它们之间吻合较好;提出的改进化气体扩散分形模型更具有一般性。     

基于高压压汞实验研究六盘水龙潭组煤储层孔隙分形特征

通过野外地质露头、钻井岩心系统观测和采样,采用高压压汞、煤岩鉴定等测试方法,对六盘水地区龙潭组煤储层孔隙分形特征进行了研究。结果表明,六盘水地区龙潭组煤储层以连通较好的板状开放孔为主。孔隙孔径以0.1μm及以下的纳米级孔隙为主,孔隙度略大,为3.42%。孔隙分形维数较大,表明其具有较高的不规则性。分形维数主要受镜质组反射率、煤岩显微组分、孔隙度、比表面积、比孔隙体积等参数的影响。     

镇泾油田延9储层岩石孔隙结构的分形研究

储层岩石的孔隙空间具有良好的分形特征,孔隙结构的分形维数可以定量描述孔隙结构的复杂程度和非均质性。本文应用分形几何原理,对镇泾油田延9低渗透储层岩石的孔隙结构进行了研究。得出储层砂岩孔隙分形维数同孔隙半径呈良好的对数关系。认为孔隙结构分形维数越大,孔隙结构的复杂程度越强,非均质性越强,储集性能越差,反之亦然。     

分形理论及其在无机材料烧结与氧化过程中的应用

本文以科赫曲线与康托尔三分点集为例,讨论了有规分形维数的计算;以科赫曲线在垂直方向的两种拓展为例,讨论了有规分形维数的加和性;以周长-面积法、变量法、网络法与半径法为例,介绍了无规分形维数的计算方法.提取了材料烧结界面与氧化界面的分形图形,并利用FDCP(Fractal Dimension Calculation Programme)对其分形维数进行了计算.探讨了分形理论在材料烧结与氧化过程中的应用.     

根类中药材孔隙结构及其分形特征

认识和表征中药材的孔隙结构,对优化其中有效成分的提取过程有指导作用.今利用SEM、压汞法等考察了根类中药材甘草、黄芪、丹参的饮片及粉末在不同溶剂环境下的孔隙结构.研究结果表明,三种药材的粉末均主要由致密组织和薄壁组织组成,与未处理的情况相比,水溶胀会使薄壁组织含量增加,孔容和比表面积增大,乙醇溶胀不会带来明显的显微结构变化,孔容和比表面积有所减小.对压汞法实验数据的拟合证实三种药材均具有典型的热力学分形特征,分形维数在2.30～2.90之间.对于同一种药材,在水中的分形维数比未处理和在乙醇中的大.中药材分形维数是孔隙结构的综合反映,分形维数越大,孔径的分布范围越宽、小孔越多,越有利于传质.测定分形维数为表征中药材的整体孔隙结构提供了一种手段.     

基于分形理论的油页岩有效扩散系数研究

以直径为1.6—2 mm柳树河油页岩为原料,采用扫描电镜法与氮吸附法得出油页岩吸附-脱附等温线,孔径分布曲线等;分析了油页岩内部孔隙结构,计算出孔道弯曲分形维数与孔隙面积分形维数,并研究油页岩内部的有效扩散系数。结果表明:油页岩吸附-脱附曲线属于Ⅲ型等温线,是一种典型的二端都开放的管状毛细孔型结构的多孔物质;其含有较发达孔隙,孔径分布为0.4—40 nm;油页岩孔道弯曲分形维数越小,孔道越平坦,孔隙面积分形维数为2.464;油页岩有效扩散系数与其内部结构和操作温度有关,温度越高,粒径越小,有效扩散系数越大。     

基于分形理论的翅片管气化器霜层热导率

基于分形理论的DLA模型,数值模拟了翅片管气化器表面霜层生长过程,同时对霜层生长形态进行了实验观测,得到了不同时刻的霜层生长图像。计算了气化器表面霜层剖面孔隙面积分布分形维数与分形孔隙率,模拟图像与实验图像的对比表明两者取得良好的一致,验证了数值模拟的合理性。在此基础上建立了霜层导热的分形模型,采用热阻法给出了霜层热导率表达式。计算结果表明,用该方法确定的霜层热导率与实测得到的霜层有效热导率值域范围是相符的。并通过与其他导热模型的比较,验证了将剖面面积分布分形维数引入导热模型以确定霜层热导率的可行性,从而为霜层热导率的理论研究开辟了一条新路。