多孔介质中微观力的作用及渗流模型

在现有微尺度流动实验和理论认识的基础上,建立了包含范德华力、静电力、空间位型力、表面张力等微观力的特性方程,分析了影响多孔介质中流体流动的微观力种类和作用范围.通过建立考虑微观力作用的圆管流动数学模型,构造了考虑微观力作用的多孔介质的毛管束网络数学模型,推导了考虑微观力作用的相对渗透率模型.通过模拟分析阐明了微观力在多孔介质壁面上的作用及对渗流的影响.模拟结果表明微观力在细小孔隙流动中不可忽略.     

多孔介质中有效孔扩散系数的试验测量

提出了通过实时测量扩散过程中多孔介质浮重变化,直接测定有效扩散系数的方法.首先建立了联系有效扩散系数和试件浮重变化的数学模型,并求出了该模型的解析解;利用非线性超定方程组优化求解的方法,结合问题的解析解和实测数据,反求出模型中的参数,有效扩散系数和边界层传质系数.用上述参数预测的试件浮重变化与实测浮重变化相差很小.表明该方法的实用性和可靠性.     

多孔介质细观流动理论研究进展

首先,从理论分析、实验研究和数值模型三个方面概述了当前多孔介质细观流动的研究现状,重点围绕纳微孔隙中流体流动界面作用与细观力学特性关系及表征、细观?宏观网络仿真模拟、细观尺度流体（油/水、气/水）流动细观动力学机制及数学模型等关键问题展开论述。在此基础上介绍了当前细观流动界面作用与细观力学特性研究情况,明确了细观尺度流体非线性流动机理,构建了反映微观力作用下细观尺度流动的数学模型,形成了网络仿真模拟方法。将为非常规油气开发过程中揭示影响流动细观成因,进一步阐明不同条件下的动用机理,确定高效开发方法提供指导,同时促进渗流力学学科的发展,具有重要的理论和现实意义。      

多孔介质模型在底吹精炼过程数学模拟中的应用

采用多孔介质模型描述流体在透气砖内的流动,并结合欧拉两流体模型描述容器内的气液两相流动,以底吹中间包为例,采用数学模拟的方法,研究了多孔介质模型对气泡逃逸速度及中间包内流体流动特性计算结果的影响.结果表明,不采用多孔介质模型计算的气泡的逃逸速度比采用多孔介质模型大,且随着底吹流量的增加,偏差加大.由于气泡进入钢液的初始速度的差异使中间包内钢液的流场不同,不采用多孔介质模型时对中间包内停留时间的计算偏长.水模实验研究表明,采用多孔介质模型描述流体在透气砖内的流动与实验结果更吻合.     

考虑二次梯度的非线性双重介质渗流模型

古典渗流理论常被简化为简单的常规线性渗流,这与实际情况有很大误差.针对双重介质油藏,从质量守恒原理出发,详细地推导出了二次压力梯度非线性渗流偏微分方程,发现线性渗流是非线性渗流的近似、简化与处理;建立了考虑二次压力梯度的双重介质不稳定渗流试井数学模型;对其变量代换,最后利用Douglas-Jones预估-校正数值解法进行求解.绘制了该模型的试井样版曲线并对不同参数进行了敏感性分析、二次压力梯度引起的误差分析,结果表明考虑二次压力梯度的影响更符合实际油藏,不应被忽略.     

冶金多孔介质结构的分形现象

采用计盒维数方法对典型冶金多孔介质－焦炭及焦矿床层的结构进行了分形研究,结果表明所研究的多也南结构存在分形现象,其分形计盒维数为１．６６－１．８１,焦炭多孔介质 计盒维数随焦炭孔隙率的降低而增加。     

多孔介质模型在稀土电解槽优化模拟中的应用

针对熔盐电解法制取稀土金属钕槽型结构,首次提出了多孔介质模型与表面化学反应相结合的方法研究阳极电解反应过程,通过在靠近阳极表面取1~2mm的薄层设立为多孔介质层,并在多孔介质层上增设化学反应,模拟研究阳极表面的化学反应、槽体内部流场运动情况以及气泡上浮过程,同时对比欧拉法的模拟结果得到了该模拟法与欧拉法模拟的区别及该法研究的优势。模拟结果表明,该方法更能反映实际电解过程气泡生成和运动规律。     

堆浸工艺中一种矿岩散体介质孔隙发育的模型研究

分析了堆浸工艺中矿岩散体介质孔隙发育的过程和机理,认为孔隙发育过程可以分为初始阶段和稳定阶段,并且在稳定阶段存在反应-输运-力学(reaction—transport—mechanism,简称RTM)的耦合与反馈作用。基于孔隙中流体为稳定流的前提下,提出了一种堆浸工艺中矿岩散体介质孔隙发育的数学模型,该模型较好地耦合了堆浸工艺中的流体流动-化学反应-形变过程。     

基于空心球聚合体的多孔介质有效导热系数的两种模型

根据硬硅钙石型微孔硅酸钙的结构特点,将其简化成空心球聚合成的多孔介质,建立了点接触空心球壳与面接触空心立方体两种单元体模型.采用一维热传导分析,推导出有效导热系数的理论计算公式.计算结果表明,模型计算值与硅酸钙实验值有较好的一致性.理论模型可应用于与微孔硅酸钙具有类似结构的多孔介质导热系数的估算.     

各向同性多孔介质中Kozeny-Carman常数的分形分析

Kozeny-Carman(KC)方程是多孔介质渗流领域最著名的半经验公式,长期以来,KC方程及其推广形式被广泛用于估算多孔介质的渗透率.但是,方程中的KC常数是一个没有确切物理意义的经验常数,且被证明并非一个常数值.天然多孔介质中的孔隙分布往往表现出自相似的分形标度律.因此,根据多孔介质的分形特征利用微观几何模型计算了各向同性多孔介质的有效渗透率,并进一步推导了KC常数的解析表达式.结果表明,KC常数是由多孔介质的微结构决定的,是孔隙率和分形维数的函数,且随着孔隙率的增加而增大.     

纳微米级孔隙气体流动数学模型及应用

对纳微米级孔隙多孔介质内的气体流动进行了研究.利用克努森数划分流态,绘制了流态图版,阐明了不同区域的流动特征.基于Beskok-Karniadakis模型,对渗透率校正系数进行了改进,引入多项式修正系数,将Beskok-Karniadakis模型简化为二项式方程,并利用最小二乘法分段拟合得出多项式修正系数的取值.模型对比显示,简化后的模型具有较高的精确度.应用此模型推导出了纳微米级孔隙气体流量的计算公式.进行了室内微观渗流模拟实验,得到气体平面单向渗流规律,与由纳微米级孔隙气体流量公式计算所得渗流特征进行对比,结果显示本模型与实验数据拟合较好.采用本模型进行编程计算,对其影响因素进行分析,发现气体流量随压力平方差增加而增大,且增加趋势越来越快,并随多孔介质渗透率和克努森扩散系数的增加而增大.     

基于流函数的H型钢轧制力能参数模型

通过合理的假设对H型钢变形区进行分区.基于流函数方法确定了各个变形区的速度场,建立了H型钢万能轧制力学模型.在此基础上,使用Powell多参数优化算法优化变形区参数以使变形区的总功率达到最小并最终求得H型钢轧制力能参数.计算中采用高斯积分的方法,使得计算结果更加准确.计算结果表明,腹板和翼缘的延伸率相同时,本文模型计算结果与经过实验数据验证的有限元结果的误差不超过1.53%,当偏离标准工况较大时,通过适当修正,亦可保证本文方法的计算精度.在腿腰延伸比λ=1附近时,模型计算的轧制力与有限元结果变化趋势相同.在合理的力臂系数情况下,两者结果吻合较好.     

流媒体技术在铁路运输网络视频监控系统的应用

网络视频监控系统是继模拟视频监控系统之后的一种新的形式,是融合了流媒体技术、视频编码技术、网络传输技术、数据库技术和嵌入式技术的综合应用系统。介绍了流媒体技术的相关概念,并结合武钢铁路运输安全保产的实际需求,阐述了在冶金运输领域网络视频监控系统的设计实施方案、系统功能及应用效果。     

水汽对多孔介质中低浓度瓦斯燃烧特性的影响

为研究含水汽低浓度瓦斯气体在多孔介质燃烧器中的燃烧特性,采用计算流体力学方法对其进行数值分析,研究了瓦斯含不同水汽量燃烧时燃烧器中温度分布规律和污染物排放情况.随着瓦斯中水汽含量的增大,燃烧器轴向温度及燃烧热效率下降.由温度二维等值线图可以直观看到不同工况下燃烧器中各个地点的温度分布,为燃烧器设计提供指导.在确保一定热效率时,适当增加水汽含量,可降低燃烧器中NO_x排放量,不但可以保护环境,而且有助于CO转化为CO₂以控制有毒气体排放量.     

低渗透油层压裂五点井网两相流动理论分析

在低渗透油层整体压裂基质-裂缝耦合的三区物理模型基础上,建立了考虑启动压力梯度的基质非达西渗流、基质-裂缝椭球流动、裂缝内非线性流动的三区耦合的理论模型,推导出了低渗透油层五点井网的整体压裂两相渗流数学模型.对五点压裂开采井网的产量影响因素进行了分析,揭示了整体压裂基质-裂缝耦合两相流动开采变化规律.     

掘进巷道瓦斯爆炸动态数学模型及数值分析

根据爆炸力学、爆炸动力学和热力学理论,建立了瓦斯爆炸流场三维动态数学模型.通过实验和理论分析,研究了动态模型边界条件的确定方法,并采用TVD格式数值方法对三维数学模型进行了数值解析.数值分析结果表明,当燃烧区压力大到趋于爆轰状态时,爆炸及其影响区域障碍物附近的压力上升显著,速度场发生显著变化,燃烧区及非燃烧区均有障碍物的激励效应存在.     

Physical and mathematical simulations for molten steel flow in a large ingot casting process with double bottom argon bubbling porous beams

The effects of gas bubbling with double bottom porous beams on the flow during the filling process at different filling levels in a large ingot mould were investigated. Mixing time is long in the mould without gas bubbling. In the case of bottom gas bubbling with a small gas flow rate, the mixing time can be decreased by about 50–70%. Favourable bubbling position is 102–142?mm from the bottom centre. Large granular slag drops are entrapped at a lower filling level less than 60?mm and the slag drops entrapped become small with an increase in filling height without gas bubbling. Gas bubbling with reasonable flow rates does not cause strong slag entrapment during the initial stage of the filling process. Bottom gas bubbling in filling process of large ingot casting is beneficial to achieve simultaneously uniform temperature and composition, and to remove inclusions in the bath.