凸脊型非平面齿PDC钻头的研制与现场试验

常规PDC钻头在钻进塔里木油田库车山前巨厚砾石层时存在破岩效率低、机械钻速慢和钻井周期长等问题，分析认为，砾石对常规PDC钻头的平面齿产生较大冲击力导致切削齿崩齿或严重磨损是钻速低的主要原因。为此，设计了一种凸脊型非平面齿，并研制了配套PDC钻头，将钻头破岩方式由常规PDC钻头的面切削转变为线压裂和面挤压，大大提高了钻头破岩效率。室内试验表明，凸脊型非平面齿具有良好的抗冲击性能与抗研磨性能，抗冲击性能是平面齿的10倍以上。2只凸脊型非平面齿PDC钻头在库车山前地区博孜区块某井砾石层井段进行了现场试验，创造了机械钻速最高、单只钻头进尺最长的区块纪录，与邻井常规PDC钻头相比，进尺提高1.5倍以上，平均机械钻速提高64%以上，提速效果明显。研究与试验表明，凸脊型非平面齿PDC钻头能够较好地满足库车山前巨厚砾石层高效钻进的要求，可为库车山前深层天然气的高效勘探开发提供了技术支持。      

一种基于能量函数和矢量场的点集曲面构造方法

点集曲面是直接从离散点构造的光滑曲面,在计算机图形学、计算机视觉、几何建模等领域都有应用。提出一种新的点集曲面构造方法。所构造的点集曲面被称为加权平方极值曲面。该方法采用到二次曲面的代数距离的加权平方和定义能量函数,采用一致法矢量的加权和定义矢量场。然后将加权平方极值曲面定义为能量函数沿矢量场的局部极小点的集合,并给出空间一点向加权平方极值曲面的投影过程。与传统点集曲面相比,加权平方极值曲面能在去除数据噪声的同时更好地逼近理想曲面。     

基于EGR的柴油机燃烧过程研究

目前柴油机研究的热点方向之一是如何改善燃烧过程,保证柴油机排放能够满足日趋严格的法规要求。要想达到清洁高效燃烧,这对燃烧过程进行控制必须有非常高的要求。研究了传统燃烧理论与新型低温燃烧理论,并对基于EGR不同策略如何实现柴油机低温燃烧进行分析研究,通过数据对比与图文解释重点阐述,另外对EGR如何改变燃油喷射参数、燃烧相位、含氧燃料等进行探讨,为保障清洁高效的低温燃烧提供较好的参考依据。     

基于生命周期评价的水泥企业组织水足迹分析

基于GB/T 34341-2017标准,选取多家典型水泥企业进行组织水足迹研究。结果表明,研究确定的系统范围内,企业边界(水泥产品制造过程)和能源生产过程是造成水稀缺足迹的主要来源,能源生产过程中污染物的排放对水体造成劣化影响最大。研究结果将为水泥企业后续改善组织水足迹提供依据。     

生物乳化柴油对柴油机性能的影响

在1 400 r/min负荷特性下研究生物乳化柴油对柴油机性能的影响,结果表明:满负荷时,生物乳化柴油的缸内燃烧压力和放热率略低于柴油,缸内燃烧温度有所降低;动力性方面,与柴油相比略微降低,E10和E15的经济性与柴油接近;当水和丁醇掺混比例增加时,颗粒物(particulate matter,PM)和氮氧化物(NOx)排放降低的越多。生物乳化柴油作为替代燃料能保证柴油机运行的稳定性,它可以同时降低柴油机的PM和NOx排放,具有良好的环境效益和经济效益。     

舰船燃气轮机高压涡轮动叶多维热耦合设计方法

针对舰船燃气轮机复杂高效冷却叶片设计,基于压力修正算法建立冷却叶片一维管网设计方法;通过快速求解可压缩边界层微分方程获得叶片外换热边界,基于参数化的叶片网格生成方法,采用全隐式有限体积的固体导热求解方法,构建了冷却叶片的耦合传热模型,开发了耦合传热计算程序。对某高压涡轮动叶进行多维热耦合设计,确定冷却流路及冷气分布,通过三维气热耦合计算验证了设计方案的可行性,通过对比分析验证了多维热耦合设计方法对主要流通单元的流量、压力误差小于5%,具备较高的工程应用价值。     

连铸圆坯非均匀传热/凝固行为的无网格计算方法

基于移动最小二乘近似和变分原理,推导并建立了基于无网格Galerkin (EFG)法的连铸圆坯二维横截面传热/凝固计算模型。以实测结晶器热流为边界条件,模拟分析了圆坯的非均匀凝固行为,重点讨论了节点布置和支持域尺寸等影响无网格模型适用性和计算精度的关键问题。结果表明,建立的EFG模型在节点布置上十分灵活,提出的直角坐标系下的"同心圆"式节点布置方案,可以很好地处理圆坯曲线边界及坯壳凝固界面推进的问题。在支持域尺寸为平均节点间距的1.7倍时,均匀和随机2种节点布置方式下,模型都达到了较高的计算精度。研究结果证实了EFG模型应用于铸坯非均匀传热、凝固计算的可行性和正确性,在凝固界面追踪中体现出显著优势,为后续铸坯传热-力学行为耦合和裂纹预测的研究提供了基础。