管内螺旋液固两相流的流动行为及传热

利用Fluent-EDEM耦合方法对管内插螺旋线的液固两相流动与传热进行数值模拟,分析了螺旋线对固相颗粒的诱导碰撞作用和液固两相流传热性能的影响. 通过实验验证,模拟值与实验值的偏差为6.3%~13.8%. 模拟结果表明,与管内未插螺旋线对比,管内插螺旋线对液固两相流体具有诱导作用,使流体呈螺旋流状态;在流体离心力和螺旋线共同作用下,贴近管内壁运动的固体颗粒体积分数由0.44%提高到3.27%;相同雷诺数Re条件下,内插螺旋线液固两相流传热方法的努赛尔数Nu最大. 在Re≤60000范围内,内插螺旋线液固两相流的综合评价指标值均高于内插螺旋线和液固两相流单独作用方式. 因此,该技术适用于低Re下管内防垢除垢及强化传热的工况.     

黔西北龙马溪组页岩微观孔隙结构及储气特征

为了深入研究黔西北地区海相页岩储层微观孔隙特征,选取下志留统龙马溪组页岩进行了氩离子抛光-场发射扫描电子显微镜、氮气吸/脱附实验、微孔特征分析以及相关地球化学分析等实验,探讨了微观孔隙对页岩储气特征的影响。实验结果表明:黔西北龙马溪组页岩存在粒间孔、粒内孔、晶间孔、溶蚀孔、化石孔、有机孔、微裂缝7种孔隙类型,其中粒间孔和有机孔最为发育;孔隙结构类型可根据氮气吸/脱附曲线分为3种,即以两端开口的圆筒孔、狭窄的平行板孔和四面开口的锥形平板孔等开放型孔隙为主;微观孔隙孔径分布范围为2~64 nm,峰值集中于2~6 nm。微孔(小于2 nm)孔径分布范围为0.4~1.8 nm,0.4~1.0 nm的微孔对微孔孔容贡献最大。孔容中以中孔(2~50 nm)为主,所占比例为83.1%,微孔和中孔贡献了主要的孔比表面积,微、中孔所占比例分别为20.1% 和79.3% 。有机碳含量是纳米孔隙发育的主控因素。不同孔隙类型具有不同的气体赋存特点和运移特征,说明纳米孔隙为页岩中气体的赋存和微观运移提供了有利条件。     

陆相页岩含气性主控地质因素——以辽河西部凹陷沙河街组三段为例

以辽河西部凹陷沙河街组三段页岩为研究对象,在有机地化、岩石矿物组成、扫描电镜、等温吸附等实验分析以及岩心观察的基础上,分析讨论了陆相页岩气形成条件,并着重探讨了陆相页岩含气性主控地质因素以及海、陆相页岩气发育条件差异。研究表明,辽河西部凹陷沙河街组三段泥页岩具有沉积厚度大、有机质丰度高、有机质类型多样、热演化程度较低、储集物性好以及含气量高等特点,具备陆相页岩气形成的基础地质条件;此外,页岩的含气性还受到泥页岩有机组成、无机组成和孔隙等内在因素以及温度、压力和埋藏深度等外在因素的共同影响;吸附态天然气受有机碳含量、有机质成熟度、岩石矿物组成以及温度、压力和深度的影响,表现为吸附气量与有机碳含量、黏土矿物、压力呈正相关关系,其中黏土矿物组成中又以伊/蒙混层的影响为主;与有机质成熟度、碳酸盐矿物含量、温度呈负相关关系,随着埋藏深度增加表现出先增加后降低的趋势;游离态天然气主要受到泥页岩孔隙度大小的影响,表现为孔隙、裂缝越发育,页岩孔隙度越高,游离气量也就越高,其中孔隙发育程度与有机质成熟度以及黏土矿物含量呈正相关关系,与石英、长石及碳酸盐矿物含量呈负相关关系,与有机碳含量关系不明显;裂缝的发育则更多地受到构造应力、岩石矿物组成、岩石力学性质、黏土矿物脱水收缩、成岩作用等内、外在因素的共同影响。通过对比海相和陆相页岩气形成条件后发现,烃源岩成熟度的差异从根本上决定了陆相和海相页岩的含气潜力,并可能进一步影响低成熟度条件下陆相页岩气的赋存方式,即溶解气对于陆相页岩气而言可能具有不可忽视的贡献。     

川东南五峰组—龙马溪组与黔东南牛蹄塘组页岩储层特征对比分析与差异性探讨

以川东南JY1井五峰组—龙马溪组与黔东南TX1井牛蹄塘组为例,依据矿物学、有机地球化学、孔隙结构、甲烷吸附性、岩石力学和裂缝发育特征等对页岩储层发育特征进行系统对比分析。结果表明:（1）龙马溪组储集空间以迁移有机质（固体沥青）内部有机孔为主,孔径较大,可达微米级;牛蹄塘组有机孔发育程度低,有机孔径普遍小于30 nm,碎粉状有机—无机矿物粒间孔为重要储集空间,裂缝发育程度高,孔隙结构更为复杂,甲烷吸附/解吸能力更强;五峰组孔隙与裂缝发育规模介于龙马溪组与牛蹄塘组之间。（2） TOC含量与脆性的分段式关系使储层孔隙与裂缝发育特征存在显著差异,当w（TOC）<6%时,五峰组—龙马溪组与牛蹄塘组TOC含量、脆性、有机/无机孔与裂缝协同发育;当w（TOC）>6%时,牛蹄塘组塑性增强使裂缝总量降低,但具有擦痕面的滑脱和压扭/张扭性裂缝数量增加,裂缝有效性与储集空间得到显著改善。（3）龙马溪组、五峰组和牛蹄塘组代表不同地质条件下储层演化的阶段性特征:随热演化、成岩和构造（与泄压）作用的增强,有机孔规模逐渐降低,孔隙结构趋于复杂,甲烷吸附/解吸能力增强,无机孔与裂缝对储集空间贡献逐渐增大。      

自爬升式组合电动抱杆吊装试验及其施工荷载分析

针对悬浮式抱杆吊装组塔过程中的缺陷,开展了自爬升式组合电动抱杆吊装试验。结果表明:吊装过程中抱杆主材应力水平较低,且受压侧应力略高于受拉侧应力;吊重在上升过程中出现的晃动会引起抱杆结构较大的应力突变,因此吊装时须在吊重下端设置溜绳,避免吊重出现较大晃动。同时对抱杆吊装施工过程中的两种施工工况进行力学模型分析,结果表明:吊装组塔过程中抱杆本体受力较小,在满足强度、刚度和稳定性的条件下,抱杆主材和斜材的利用率均较低,因此采用挠度作为设计控制条件,可以有效地提高抱杆主材的利用率,降低抱杆自身质量,降低施工安全风险。     

自爬升电动抱杆组塔时输电铁塔受力特点及强度分析

为了满足输电线路施工装备轻小型、专业化理念的需求,研发了新型自爬升电动抱杆用于组塔施工,从而改变了现有杆塔的设计理念。将抱杆依附于主材上,无需借助外拉线即可保持稳定,通过自爬升系统将铁塔自下而上完成组装,适用于大型机械无法进场的特殊地形的铁塔组立施工。由于具有免拉线、自提升、高效吊装等优点,自爬升电动抱杆能够有效降低安全风险、减少用工量;铁塔组立施工完成后,仅需要将电动抱杆分段拆卸,即可通过人力或小型车辆运输至下一基铁塔处进行组塔,大大提高了输电线路机械化施工效率。但组塔时电动抱杆依附于主材,会对铁塔受力变形造成影响,建立电动抱杆组塔有限元模型,对组塔过程中铁塔主要构件进行受力分析。研究结果表明铁塔在施工时处于压弯状态,经构件压弯稳定承载力分析后发现铁塔所受外力远低于其承载力,施工过程对铁塔构件内力影响较小,自爬升电动抱杆可以安全使用。     

四组合焊接锚板型地脚螺栓抗拔承载力试验研究

为了满足工程结构与基础连接的承载力及变形要求,通常采用多个地脚螺栓组合锚固,正方形布置四组合地脚螺栓是常用的地脚螺栓形式.设计并制作不同间距、不同锚固长度的正方形布置四组合焊接锚板型地脚螺栓抗拔承载力试件,研究其抗拔荷载-变形特性及破坏模式,并与焊接锚板型单个地脚螺栓的试验结果进行对比.结果 表明,锚固长度较小时四组合地脚螺栓群主要发生混凝土开裂后锚固失效,当锚固长度达到20d时地脚螺栓群发生屈服并达到极限抗拉承载力;设置组合型地脚螺栓群可以极大地提高地脚螺栓的极限抗拔承载力.开展四组合焊接锚板型地脚螺栓的抗拔承载力模拟分析,考察上拔受力时传力机理及其承载力变化规律.现有文献规范计算结果相对保守,均比试验值要小.     

电流变夹层板滑模振动控制

为实现板结构振动控制,基于滑动模态控制思想,设计适用于电流变夹层结构的变刚度控制器,并且推导两类控制律——滑模控制律和简化的开关控制律。先将电流变液处理为可控黏弹性材料,基于Hamilton原理建立电流变夹层板有限元模型。设计滑模控制器时,首先将系统变换到模态空间,然后利用LQR最优控制理论设计控制面函数,设计电流变夹层板的滑模控制器,最后给出两个近似的半主动控制律。对悬臂电流变夹层板进行仿真分析,设计的滑模控制器能显著降低电流变夹层板振动水平,均方根降幅达到88.23%,取得明显优于被动控制的减振效果,体现电流变夹层结构在板结构振动控制应用中的前景。     

往复式永磁直线电机实验教学平台

永磁直线电机具有高推力和高效的优点,在数控设备、高速物流和轨道交通等领域的应用日益广泛。为适应永磁直线电机实验教学需求,提高学生的实践能力,本文研制了往复式永磁直线电机实验教学平台。相较于传统直线电机实验教学平台,该实验教学平台通用性和灵活性强,可实现永磁直线电机的多种实验研究,同时具有较高的实验精度。基于该实验教学平台,开展了永磁直线电机的定位、定位力、静态推力以及开环和闭环实验研究。该实验教学平台的研制和应用,丰富了电机类课程的教学内容,为学生提供了良好的实践环境。