限定入靶方向的双圆弧型纠偏轨道设计问题的解析解

为了快速可靠地求解双圆弧型纠偏轨道设计问题的多元非线性方程组．研究了该方程组的解析求解方法。使用一些数学变换技巧推导出了该方程组的特征多项式。特征多项式为以某个未知数为变元的一元二次多项式,可以使用解析公式求出实数根．而方程组的其他所有未知数都可以通过特征多项式的实数根的解析公式来计算。根据特征多项式的实根判别式可以事先判定纠偏设计问题是否有解;在设计问题有多个解的情况下,使用本文方法可以求出设计问题的全部解。软件实现及其实际应用表明,与其他数值迭代算法相比较,本文提出的解析解法计算快捷、求解可靠、易于实现。解析解还能用于对设计参数进行允许取值范围分析,对于提高纠偏轨道设计计算机软件的运行稳定性和用户友好性有较大的作用。     

限定稳斜角的三维定向井轨道设计问题的求解

为快速、可靠地求解限定稳斜角的三维井眼轨道设计问题,研究了该问题设计方程组的解析求解方法。经过数学公式推导,求出了设计方程组的拟解析解。从理论上证明了从设计方程组出发,可以推导出一个只含有一个未知数的特征函数;而设计方程组的所有未知数,可以由该特征函数的全部实数根和一组解析计算公式依序逐个计算出来。理论分析和实际计算表明,新方法可快速判断设计方程组是否有解,并能在有唯一解和多个解的情况下,快速、准确地计算出该唯一解或全部解。新方法完全克服了初值依赖性、收敛性、不能求多个解等数值迭代类算法的固有缺陷;计算精度只与特征函数求实数根算法有关,是一种几乎精确的算法。研究结果表明,新方法是求解设计方程组快速、可靠、精确的先进计算技术,不仅是算法研究上的理论创新,而且在钻井软件开发上具有很高的实用价值。     

三维悬链线轨道设计的数值算法

有学者提出了考虑方位漂移的三维悬链线轨道设计问题,并建立了数学模型和数值求解的基本思路,为方位漂移轨道设计技术的应用提供了理论框架,但对求解数学模型的实际算法描述不甚清晰,有可能影响其在大位移井工程设计实践中的广泛应用。考虑方位漂移因素的设计约束方程组是一个具有3个独立未知数、多个隐含未知数的非线性方程组,需要使用数值迭代法才能求出其数值解。给出解析形式的垂深增量公式,利用约束方程组中的垂深方程,将3个独立未知数中的一个表示为其他未知数的函数,从而使设计约束方程组可以降维为二元非线性方程组,降低了数值求解的规模和难度。结合隐含未知数的递推计算策略,采用缩半网格法能可靠地求出降维后的设计约束方程组的数值解,特别适用于计算机编程实现。     

汽轮机末级变工况顺序计算方法的研究

电厂运行中,由于凝汽器工作环境的变化引起功率的变化在实际情况中是很可观的。凝汽器背压-功率微增曲线的绘制一般由试验完成,可是试验毕竟耗费较大,通过变工况理论也可以计算出功率的变化,并且在任意机组都可以方便进行,体现了它的优点。采用流量判别的方法判断末级流型,给出了末级顺序变工况的计算模型并进行了凝汽器背压-功率微增曲线的计算与绘制。     

三维悬链线轨道设计的改进算法

三维悬链线轨道设计是新近提出的一种大位移井轨道设计新方法,由于需要使用数值积分法来计算井段增量,设计约束方程组的数值求解比较困难.求出了垂深增量积分式的原函数,得到了垂深增量的解析计算公式.使用该解析公式,求出了约束设计方程组的一个近似解,可以将它作为求解该方程组的迭代法的初始值；使用该解析公式,还证明了稳斜井段的段长与悬链线特征参数之间存在线性相关性,并将这种线性相关性用于设计约束方程组的降维处理,使得原来的具有3个独立未知数的设计约束方程组简化为具有2个独立未知数,从而降低了该方程组的求解难度.垂深增量公式还被用于简化方程组求解过程中的隐含未知数的递序计算,大量减少了数值积分的计算量.使用数论网格迭代法求解降维后的设计约束方程组,不仅计算过程稳定、可靠,而且易于计算机编程实现.     

用最大速度位置和最大加速度位置设计高次多项式配气凸轮

设计内燃机高次多项式配气凸轮时,将最大速度点和最大加速度点确定在理想的位置上,可有效地控制加速度曲线的基本形状和主要特征。这种新型设计方法计算简便,可灵活地调整凸轮主要特征参数,并保持了整体式函数凸轮高阶导数连续的优点。计算表明：这种新方法设计的凸轮型线在提高凸轮升程丰满系数、改善配气机构动力学特性方面有明显的效果。     

《水电工程水利计算规范》中调度图编制方法的改进

针对使用《水电工程水利计算规范》推荐方法编制发电调度图存在的问题,提出了采用长系列时历法连续计算、统一年调节和多年调节水库编制方法、修正不合理的假定条件和计算过程、合理绘制降低出力区、协调降低出力区与保证出力区的关系等全面的改进方法,并通过实例进行了验证。结果表明,改进方法能适用于年调节和多年调节水库,可满足降低出力和保证出力的发电要求,计算结果符合设计保证率,调度图可一次性编制成功,无需再对调度图进行反复的检验和修改。     

待钻轨道设计问题谱集的数值算法

已知设计参数谱集表征了待钻轨道设计问题中已知设计参数与设计问题的解数之间的复杂数学关系,对于指导钻井设计人员快速完成设计工作具有较大的帮助,可以减少反复调整设计参数的次数,提高设计效率,但是通常难以用数学表达式进行描述。为了解决这个难题,提出了已知设计参数谱集的新概念,建立了谱集理论的研究框架。通过数理公式推导给出了谱集的数值计算方法,该算法能够求出谱集的边界曲线。算法参数影响因素分析表明,合理设置解的约束条件可以产生更合理的谱集,其中方位角约束条件对谱集的影响最大。实际算例应用表明,参照谱集进行井眼轨道设计可以避免钻井设计人员反复调整设计参数、计算无解的现象,极大地提高设计工作效率;同时,该算法也可用于钻井轨道设计软件的开发,具有较重要的实用价值。     

基于时滞微分方程的过水系统描述及其水击计算方法

针对解析法和数值分析法均难以精确建立过水系统连续模型的问题,在水击基本方程组的基础上进行变形求解,分析并推导出基于时滞微分方程的过水系统描述理论。基于该理论建立复杂过水系统的时滞微分方程组,研究了其离散求解方法并证明了解的存在性和唯一性。结合实际电站进行仿真计算并与特征线法的计算结果进行比较,验证了所提方法的适用性与优越性,为精确建立水力发电机组连续模型及研究控制策略奠定了基础。     

基于试验数据的汽轮机通用曲线的绘制

针对采用理论计算方法绘制汽轮机通用曲线涉及的变量太多,计算比较繁琐的问题,研究利用试验数据处理得到汽轮机的通用曲线.文中探讨了基于试验数据绘制汽轮机通用曲线过程中存在的问题,进行改进,并应用改进的方法处理试验数据得到汽轮机通用曲线.该方法简单实用,易于掌握,便于电厂运行人员和管理人员能够方便快捷地得到汽轮机的通用曲线,及时掌握因机组背压变化而引起的功率变化量.     

纠偏轨道设计的初始装置角允许值计算

在实钻过程中,纠偏轨道的设计参数必须满足一定的约束条件,才能设计出满足施工要求的纠偏轨道。以中靶约束为条件,建立了纠偏轨道设计参数的几何模型,推导出了单圆弧纠偏轨道设计参数的计算公式,给出了初始装置角允许取值范围上、下界限值的计算方法。通过算例验证了该算法的合理性和正确性,可将所有满足设计约束条件的初始装置角和井眼曲率绘制成设计参数允许取值范围图。当初始装置角和井眼曲率取值于该图的设计参数允许取值范围内,能够保证待钻设计轨迹满足井身参数的要求。本文的数学推理过程可进一步推广到定向井的圆形或椭圆形靶的情况,只需将圆弧平面与靶窗平面的交线扫过的范围修改成该交线与圆形或椭圆形靶的切点之间的范围。软件开发及其在实钻井眼轨迹监控中的应用表明,设计参数允许取值范围图可减少纠偏轨道设计的盲目性,提高设计质量。     

二维阶梯形水平井段设计方法研究

阶梯形水平井段用于开发层叠状的多个油层,比用多口水平井来开发具有节省钻井投资、提高开采效率等优点.建立了阶梯形水平井段所满足的二元非线性方程组,对于常用的5种不同的未知数组合情况,使用数学化简技巧将该方程组归结为3种标准形式的三角函数方程组.推导出了3种标准形式方程组的解析解计算公式.在求解阶梯形水平井段设计问题时,增降斜井段的拐点处的井斜角是一个关键未知数,而油层井段的长度、增(降)井段的井眼曲率可以作为另一个未知数.以某水平井开发2个不同深度的薄油层为算例,对计算公式进行了验证,并与文献上的数据进行了对比,证实了计算公式的正确性.计算公式具有与具体未知数组合情况相对独立的特点,更有利于计算机软件开发时的模块化编程实现.     

分支井设计中开窗点的计算方法

在煤层气开发中,一般采用多分支、鱼骨型的井眼轨道.在分支井设计中,在完成主井眼轨道设计之后,需要根据地质上给定的开窗点数据在设计轨道上确定相应的设计开窗点井深及井身数据.教科书和有关文献上没有计算开窗点的现成公式,为了开发分支井轨道设计软件的需要,建立了从地质开窗点数据计算设计开窗点井深的优化矢量数学模型;根据稳斜井段和圆弧井段的矢量数学模型,推导出了设计开窗点的井深计算公式,给出了从设计轨道数据计算设计开窗点的算法.经过对某国内油田数十口分支井实际设计数据的检验,本文给出的设计开窗点计算公式和算法具有计算速度快、计算结果准确、容易编程实现等优点.本文的计算公式和算法可用于分支井轨道设计计算机软件的开发编程.     

A characteristic study of liquid desiccant dehumidification/regeneration processes

This article presents a research study on the process analysis of adiabatic liquid desiccant dehumidification/regeneration with slug flow assumptions. A controlling equation is developed for the quasi-equilibrium processes where the two fluid streams are in contact in quasi-equilibrium conditions. Results from this equation with numerical integration for the solution are presented as process curves on a psychrometric chart. Two of these curves are found to be characteristic of two typical types of adiabatic dehumidification/regeneration processes: one featured with small enthalpy change of air and low mass flow of solution (type-1) and the other with small concentration change and high mass flow of solution (type-2). These two types of process curves are thus named as characteristic process curves. Numerical simulations of one-dimensional heat and mass transfer model under practical conditions were also performed. With special inlet conditions and approximately balanced heat and mass capacity conditions, the loci of states for the two fluid streams will still proceed approximately along the same characteristic process curves. Under other inlet conditions, the characteristic process curves still function as asymptotic limits for the real processes. Thus, the research presented in this article provides an in-depth understanding of the complicated heat and mass transfer processes and also a theoretical basis for further development of simplified and precise enough algorithm of heat and mass transfer calculations.     

电力工程中溃堤洪水冲刷影响的简化判断方法

由于我国大多数河流堤防标准较低,工程中常需考虑溃堤洪水对临河线路杆塔的冲刷影响,但溃堤洪水冲刷计算公式参数较多、计算复杂,不利于工程现场对冲刷影响的快速判断。针对这种现状,基于溃堤洪水冲刷原理,总结出一套溃堤洪水冲刷影响的简化判断方法,通过简化相关计算条件,并以工程中常见的堤高及土壤粒径组合,计算出相应的冲刷影响值,并将结果制表、成图,工程技术人员现场踏勘时可根据堤高及土壤粒径条件快速定性判断溃堤洪水对线路工程的影响范围及深度,有助于输电线路工程跨河及沿河方案的选择。     

井眼方向控制设计的新方法

为了简化井眼方向控制设计的数学公式推导和施工参数求解,采用矢量代数方法对空间圆弧模型进行了再研究,推导出装置角、井眼方向矢量、井眼高边矢量、圆弧内法向矢量之间的矢量关系式。将圆弧井段参数计算中原来用三角函数表示的复杂公式用简单的矢量公式重新进行描述,极大地简化了有关的公式推导过程和计算。使用新的矢量公式对井眼方向控制方案设计参数求解问题进行研究,求出了全部9种已知设计条件下的设计方案的解,并给出判断初始装置角正负符号的新的、简单的判据。使用实际数据对设计方法进行测试,结果完全正确。给出的圆弧模型参数矢量计算公式,具有较强的几何直观性,比其他使用三角函数的相关公式更加简单,不仅可以用于解决井眼方向控制问题的求解,而且在圆弧型井眼轨道设计与计算的其他问题中都有应用价值。     

基于复合进化算法和Navier-Stokes方程求解技术的透平叶栅气动优化设计

提出了基于复合进化算法和Navier-Stokes方程求解技术的透平叶栅气动设计方法。复合遗传算法是结合进化算法与单纯形法,通过对群体中的最差个体采用单纯形法进行改造,提高进化遗传算法的搜索效率。透平叶栅的气动优化设计目标是总压损失最小。总压损失的计算采用Reynolds平均Nayier-Stokes方程求解技术,紊流模型采用Baldwin-Lomax代数紊流模型。优化设计变量是叶栅型线参数化Bezier曲线控制点坐标,优化设计得到叶栅的总压损失减小了20％。设计结果证明了本文所提出的优化技术对透平叶栅气动设计是一种有效的方法。