摆线型大位移井轨道设计的数值计算

摆线型大位移井轨道由"直井段—圆弧井段—摆线井段—稳斜井段"构成,与其他类型的大位移井轨道相比,摆线型大位移井具有最小的或很小的摩阻和摩阻力矩。摆线型大位移井轨道设计问题归结为求解一个二元方程组,当未知设计参数为摆线井段初始井斜角或稳斜井段井斜角时,该方程组为非线性方程组,没有解析解。通过数学变换和化简,得到了等价的三角函数方程,根据区间搜索和二分法提出了求该三角函数方程近似解的数值迭代算法。算例表明,该算法具有很好的迭代稳定性,计算精度高、速度快。新算法可用于大位移井轨道设计的计算机软件开发,对于提高软件的适用性和稳定性具有较大的帮助。     

摆线型大位移井剖面设计的数值计算

摆线型大位移井轨道由"直井段-圆弧井段-摆线井段-稳斜井段"构成,与其他类型的大位移井轨道相比,摆线型大位移井具有最小的或很小的摩阻和摩阻力矩.摆线型大位移井轨道设计问题归结为求解一个二元方程组,当未知设计参数为摆线井段初始井斜角或稳斜井段井斜角时,该方程组为非线性方程组,没有解析解.通过数学变换和化简,得到了等价的三角函数方程,根据区间搜索和二分法提出了求该三角函数方程近似解的数值迭代算法.算例表明,该算法具有很好的迭代稳定性,计算精度高、速度快.新算法可用于大位移井轨道设计的计算机软件开发,对于提高软件的适用性和稳定性具有较大的帮助.     

二维圆弧型井眼轨道设计问题的通解

二维圆弧型井眼轨道是常规定向井、水平井轨道设计优先考虑的剖面类型,应用比较广泛.但是由于井段组合形式很多,并且对于同一种井段组合还有很多种未知数求解组合,推导每种井段组合和求解组合情况下的解的计算公式的工作非常繁重和复杂.研究了任意井段组合和任意求解组合的通解问题,发现井眼轨道设计问题的约束方程组可以化归成线性代数方程组或者4种典型方程组之一;得到了4种典型方程组的实数解的计算公式,并给出了有实数解的判别条件.对于二维圆弧型井眼轨道设计问题的基础理论研究和计算机软件开发都有重要的意义.     

三维侧位抛物线型方位漂移轨道设计的数值算法

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。给出了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未知数表示成其他2个未知数的函数,并用之对设计约束方程组进行降维处理。剖析了隐含未知数的计算细节,给出了隐含未知数的递推算法。提出了降维后的约束方程组的数值求解算法——缩半网格法,该算法可以快速、可靠地求出设计问题的数值解,适用于在开发计算机软件时编程实现。     

利用五角余切公式解算单点和双点后方交会的问题

根据单点和双点后方交会构成的多边形中五个独立角三角函数的内在联系,在四个独立角已知情况下能解算第五个独立角,此计算公式我们自己定名为五角余切公式。应用五角余切公式可以解算单点和双点后方交会的问题,也可用于立井四边形联系测量的计算。今将公式的推导和应用介绍如下。     

基于井斜因素的煤层气井井口偏磨分析与对策

基于煤层气井井斜因素,采用matlab数值模拟、对比分析和线性回归等方法,分别研究了钻孔井眼轨迹、井口侧磨的方位与最大井斜方位的差值、最大井斜角度、最大井斜位置距地面的深度等因素对侧磨深度的影响。得出在与最大井斜方位相反的方向上井口侧磨最为严重,且侧磨深度与最大井斜角的角度、最大井斜的深度呈线性相关。煤层气井井斜是造成井口磨损的重要因素,因此必须从钻井的防斜上入手,从根本上解决井口侧磨问题。     

直线排管冻结冻土帷幕平均温度通用公式

考虑到“成冰”公式过于保守以及平均温度理论解的计算公式较为复杂的特点,根据排管布置下冻土帷幕温度场平均温度等效截面法解的形式,利用数值拟合的方法得到了适用于单排、双排以及3排布管形式下冻土帷幕平均温度通用经验公式。在实际工程中常见的冻结管平面布置参数变化范围内,对该通用公式计算结果相对于依据解析解数值积分计算结果的误差进行的全面的分析。结果表明,该通用公式计算结果与精确解的绝对误差能够控制在±1 ℃以内,相比于“成冰”公式得到了明显的改善。同时,简便统一的计算形式更便于工程实际应用。     

圆盘式电流变和磁流变离合器的设计

基于电流变的离合器和磁流变的离合器具有相同的设计模型和计算参数,离合器中的流变流体工作模式为剪切模式。讨论了电流变和磁流变流体的特性,得出了圆盘式电流变和磁流变离合器的传递力矩公式,并进一步对传递力矩公式进行无量纲化处理,讨论了无量纲化公式的设计应用以及设计时应注意的主要问题。     

圆柱螺线法测斜计算中的数值方法

圆柱螺线法是井眼轨迹计算中最常使用的方法之一,在实钻轨迹监控、中靶分析和预测、井身质量评价等实际问题中都有重要的应用。但是当井段2个端点的井斜角之差或者方位角之差等于零时,圆柱螺线法坐标计算公式需要进行特殊处理才能正常计算;在井斜角之差或者方位角之差很小时,坐标计算会出现较大误差。对圆柱螺线法坐标计算公式进行了改进,用一组计算公式统一处理井斜角之差或者方位角之差等于零和不等于零的情况,提高了坐标的数值计算的精度和稳定性。对圆柱螺线型井眼轨迹的平均井眼曲率的数值计算进行了研究,提出了使用高斯型数值积分公式计算平均井眼曲率的新方法,并用实例对3种平均井眼曲率计算方法进行了对比。     

基于内蕴时间理论的地基沉降问题研究

应用基于内蕴时间理论的土流变性研究的有关结论对地基沉降问题进行了探讨。给出了地基沉降随时间变化的计算公式 ,然后对公式进行了验证 ,并且把所得到的地基沉降计算公式与现有的具有代表性的地基沉降公式进行了对比。结果表明本文给出的公式具有较好的准确性     

The edge function method and singular problems in rock mechanics

The edge function method is considered as an alternative to conventional numerical schemes for the solution of singular plane problems in isotropic and anisotropic rock masses. Particular interest is focused on the interaction of singularities, such as discontinuous loads and crack problems, with a gravity body force term. The essence of the edge function approach is the approximation of the solution by a linear combination of solutions of the field equations. The unknowns in the linear combination are obtained from a system of equations which follows from the approximation of the boundary conditions by a boundary Galerkin energy method. No mesh generation is required over the domain or boundary of the problem. In this paper, discontinuous loads are modeled using special solutions which satisfy polynomial boundary data in the neighborhood of a vertex. Crack behavior is modeled using special solutions which satisfy prescribed tractions on the crack faces. Accurate results are obtained for step loads and crack problems using approx. 100 degrees of freedom. The gravity term does not adversely affect the convergence and the high level of accuracy achieved in earlier edge function fracture work is maintained.     

模拟可压缩流体的一维格子Boltzmann模型

通过对Renda模型中的平衡态分布函数增加约束,修正了其模型对应的宏观方程。修正后的模型在一阶精度上得到了正确的Euler方程,并保持了原模型的稳定性范围。使用修正后的模型对激波管问题进行了数值模拟,计算结果与Renda模型的结果以及理论解进行了比较,结果表明改进后的模型与理论解吻合很好。     

岩体三维弹塑性问题边界元法求解

岩体的三维弹塑性问题计算量很大,用数学方法处理较复杂,且精确度差,而用求解平面非线性问题的一般迭代法,又很难获得收敛解。为解决计算问题本文应用岩体本构方程,对三维弹塑性边界元法的增量初应力解法作了改进,对于因多次迭代造成屈服点偏离屈服面的现象提出了应力校正方法。     

挠性管注入器的结构设计研究

针对瓦斯抽放孔容易出现垮塌、堵塞,且缺乏有效的修复装备的问题,设计一种挠性管注入器。通过对石油工业中连续管钻机注入头装置的研究,对注入器进行总体结构、驱动机构和夹持机构的设计,并对不同的设计结构进行对比,选用最优的方案。挠性管注入器将挠性管注入到瓦斯抽放孔,利用高压水射流通过挠性油管对垮塌和堵塞的瓦斯抽放孔进行疏通和增透,极大地提高了瓦斯抽放效果和抽放速度。     

四维能源供需系统的简明严格解析解

孙梅与田立新最近提出了包括可再生能源的四维能源供需系统及其方程组,并进行相应的混沌研究.本文利用了非常规的推导方法对此方程组导出了三套简明严格解析解,以给出其理论背景、典型情况以及作为标准解来校核相应的数值解和计算方法与技巧.     

振动弛张筛运动规律及其实验研究

了深入研究振动弛张筛工作时主浮筛框的运动规律,假设弛张筛主浮筛框的运动为平动与转动的叠加,在忽略阻尼作用的前提下,考虑转动,建立了振动弛张筛的力学模型,并通过振动微分方程求出解析解。求出了弛张筛上任意一点的运动轨迹方程,重点分析了运动规律,特征点的运动轨迹。通过实验测试了FFS2461型弛张筛的特征点的轨迹,对比了理论方法计算出的轨迹与实际轨迹的拟合程度,求出测点实测振幅的最大值和用考虑转动方法求出的振幅最大值的相对误差,并简要探讨了理论轨迹与实测轨迹产生偏差的原因。验证了假设的正确性,可以利用这种建模方法计算运动轨迹,并用以指导工程实践。     

托辊间输送带大变形分析

根据绝对柔韧输送带在大变形时应变与位移的准确关系及平衡微分方程 ,推导出输送带在载荷及自重作用下的精确关系及平衡方程 ,从而求出输送带在载荷及自重作用下的输送带最小张力、最大张力以及最大挠度。     

Class I vs Class II stability: a demonstration of size effect

The objectives of this work are to offer an analytical explanation and to present experimental evidence of the Class I “ductile” vs the Class II “brittle” response observed on the global level for rock and rock-like materials. The general basis of the theory is that the potential energy of the system, stored per unit of volume, is converted to fracture energy within the rock, dissipated per unit of area. Consequently, a natural size dependence appears in the load-displacement response. Tensile fracture in beam elements and shear fracture in compression elements are analyzed using a cohesive-zone representation of fracture. It is shown that the Class I-Class II stability behaviour of of an elastic, softening rock tested under the same loading conditions is due to geometry and size. Once the deformation of the specimen becomes localized, the stiffness of the testing machine is not the sole factor in determining a stable or an unstable response.     

环形双圈管冻结稳态温度场广义解析解

对于环形布管冻结稳态温度场的解,目前仅有单圈管冻结条件下的解析解,对于双圈管冻结尚无解答。首先建立环形双圈管冻结稳态温度场的模型。然后,应用保角变换将广义环形双圈管(冻结圈内部未冻实)模型变换为直线型排布的模型,依据调和方程边界可分离性,将直线型排布模型分解为2个特殊单排管冻结问题,从而得到广义环形双圈管的温度场解析解。最后,应用ANSYS进行了热力学数值模拟计算和物理模型实验结果以验证解析解。结果表明:在冻土帷幕充分交圈后,数值模拟结果和解析解结果基本一致,与实测温度的吻合度也很高。     

Optimization of the fully-mechanized stoping face length and efficiency in a coal mine

The authors formulate a problem and present analytical solutions on optimizing length of a fully-mechanized stoping face based on the maximum profit criterion.