空间曲线的特征识别与高质量非均匀采样

为避免传统均匀采样方法因忽视曲线重要特征而生成不理想的采样结果,获得给定数量且由特征点和辅助点组成的采样点序列,提出基于特征识别的高质量空间曲线非均匀采样方法.首先使用抛物线插值法得到曲线上所有曲率极大值点和挠率极大值点的近似位置,经筛选后产生特征点,以更好地抓住空间曲线的轮廓特征.然后定义基于弧长、曲率和挠率加权组合的特征函数,并以此自适应地选取曲线上的辅助点.与3种主流采样方法比较的实验结果表明,该方法能够获得更高质量的采样结果且具有更好的实用性,从而进一步改善空间曲线的B样条拟合效果.     

旋切式PDC钻头水力结构优化

旋切式PDC钻头比常规PDC钻头的结构更复杂,工作原理也比较特殊,常规的数值模拟方法不能全面描述旋切式PDC钻头水力结构及井底流场特性。鉴于此,采用标准k-ε模型和离散相模型(DPM)对旋切式PDC钻头井底流场进行仿真模拟,并对钻头的水力结构进行优化设计,对优化前后旋切式PDC钻头的井底流场进行对比分析。研究结果表明:刀盘形状的改变有利于工作流体的流动,可以降低刀盘附近岩屑颗粒的质量浓度;采用带有曲率的喷嘴可以增强旋切式PDC钻头刀盘区域的井底清洗效果;当采用曲率为1/50的喷嘴时,刀盘区域的井底清洗效果最好;当采用中心喷嘴直径12. 0 mm和边缘喷嘴直径8. 8 mm的组合方案时,旋切式PDC钻头的清洗和携岩能力达到最优。研究结果对未来页岩气开采方式的研究具有一定的指导意义。     

螺旋隧道最佳线形曲率研究

基于四川省九寨沟–绵阳公路螺旋隧道的工程背景,采用有限元方法研究了螺旋隧道的线性曲率,主要研究结论如下。(1)从围岩应力特征的角度来看,螺旋隧道外部的围岩应力大小与变形情况都随螺旋隧道的曲率半径的减小而增大,并且增加速度随曲率半径减小而加快。(2)螺旋隧道外部围岩的塑性区大小随曲率半径减小从无到有,塑性区的面积伴随螺旋隧道曲率半径减小而增大。(3)从螺旋隧道初次支护受力的方面来看,随螺旋隧道曲率半径的减小,螺旋隧道初次支护的最大拉应力不断增大,而且增加的速度随着曲率半径的减小而加快。