纳米AlN润滑材料的制备研究

从分子设计的角度,采用溶液聚合法将极性单体马来酸酐（MAH）接枝到低分子量的聚丁二烯液体橡胶（LMPB）分子长链中,制备了一种新的大分子表面处理剂（LMPB—g—MAH）,并用其对纳米氮化铝粉体进行表面修饰。对合成的接枝共聚物,改性前后的纳米AIN运用IR、TEM、TGA、粒径分析、接触角、沉降实验等方法进行了表征。实验结果表明：马来酸酐（MAH）已经接枝到低分子量的聚丁二烯液体橡胶（LMPB）分子长链中;当马来酸酐（MAH）的接枝率为9％～11％,用量为10％-12％时,处理后的纳米AIN粉体,颗粒粒径最小,有效阻止了纳米颗粒的团聚。当改性后的纳米A1N以0．2％（质量分数）分散于长城润滑油（H-286）中,可明显提高其抗磨减摩性能及承载能力,极压值由1000N提高为1376N。     

硅烷偶联剂改性纳米SiO2封堵剂的制备与作用机理

以正硅酸乙酯（TEOS）为硅源,氨水为催化剂,水为促进剂,苯乙胺丙基三甲氧基硅烷为表面改性剂,采用溶胶-凝胶法,制备了一种具有核壳结构的改性纳米SiO₂。借助傅立叶红外光谱（FT-IR）、激光粒度分析仪（PSDA）和透射电镜（TEM）,表征了改性纳米SiO₂的分子结构,并对比了其与未改性纳米SiO₂在钻井液滤液中的粒度分布和微观形貌特征。通过模拟纳微米级孔隙地层封堵率测试实验,评价了不同纳米SiO₂对纳微米微裂隙的封堵能力,并探讨了其在钻井液中纳米级分散作用机理。实验结果表明,改性纳米SiO₂在钻井液中呈现纳米级分散,相比于未改性SiO₂而言,可有效对纳微米裂隙进行封堵;当质量百分浓度为3.0%时,对模拟纳微米级地层的封堵率达到99.21%。      

煤层气储层流固耦合数学模型

基于多孔介质及Terzaghi有效应力原理,建立煤层气开采中煤岩骨架本构模型,分析煤岩骨架的应力形变;同时,建立了孔隙度与渗透率的动态模型,分析煤层气排采过程中煤层物性的变化;依据流体力学连续性方程,建立煤层流体的渗流场方程。结合模型的辅助方程及定解条件,给出了单相（多相)煤岩流固耦合渗流的数学模型。     

考虑井筒压降的水平井流速及压力分布研究

针对井筒摩擦和加速度对井筒压降的影响,根据质量守恒定律和动量定理推导了水平井筒内压降计算的基本公式,建立了与油藏耦合的水平井沿程流速与压力分布计算模型.求解该模型可以得到考虑井筒压降的水平井沿程流速与压力分布.研究发现:水平井水平段沿程压力靠近趾端变化较小,靠近跟端变化较大;由于径向入流的存在,使得水平井沿程呈现变质量...     

鱼骨状分支水平井井筒流动特征及影响因素分析

应用不稳定渗流理论,得到了鱼骨状分支水平井的压力分布表达式。结合井筒压降模型,建立了鱼骨状多分支水平井油藏渗流的井筒一油藏耦合模型。以胜利油田某区块鱼骨状分支井为例,定量分析了分支点位置、分支夹角、分支长度及分支个数等4个井形参数对鱼骨状井筒流动特征的影响规律。计算结果表明,在分支异侧、非对称、分支点位置靠近主井筒两端、分支角度不小于30°、分支数不少于2支的条件下,鱼骨状水平井的主支单位长度流入剖面更加合理。     

瞬态力-热耦合作用下水泥环形态对套管应力的影响

基于页岩气水平井压裂工程实际,采用解析法与数值法结合的方式,建立了压裂过程中井筒温度场计算模型和套管偏心、水泥环缺失有限元模型,据此研究瞬态力-热耦合作用下的水泥环形态对套管应力的影响。结果显示:1)页岩气井压裂过程中瞬态力-热耦合作用显著提高了套管应力;套管应力呈先升高后降低的动态变化,最大应力值出现在压裂初期。2)水泥环完整或套管偏心时,瞬态力-热耦合作用降低了套管应力周向分布不均匀差异;水泥环缺失时,套管应力随着缺失角、偏心距的增大而提高。研究结果对于精确计算页岩气井压裂过程中的套管应力具有重要意义。     

全地域机动车驾驶室声学特性分析

以某全地域机动车驾驶室为研究对象,建立驾驶室的有限元模型,验证了有限元模型的有效性。以此有限元模型为基础构建驾驶室谐响应模型,进行谐响应分析,发现驾驶室后壁板的振动是引起驾驶室内部噪声的主要原因。研究驾驶室内部噪声特性,分别进行了声学空腔模态分析和声固耦合模态分析,发现声固耦合系统声压分布比较均匀,大部分呈现局部模态,主要原因可能是驾驶室后壁板的振动。通过驾驶员耳旁声压分析发现增加驾驶室后壁板的厚度,可以在一定程度内降低驾驶室内部噪声对驾驶员的影响,为同类驾驶室通过依靠结构改进来改善声场环境提供了案例依据。     

脉动态电解加工多场耦合仿真分析及试验研究

为了掌握脉动态电解加工多物理场耦合机制,针对直流电解加工和脉动态电解加工两种加工模式建立了包含电场、流场、传热和气泡的数学模型来开展多物理场耦合仿真分析,研究不同加工间隙下多物理场耦合作用对电流密度分布的影响,通过试验对仿真结果进行了验证。     

超精密气体静压系统节流器法向随机微振动研究

以无气腔平面节流器为研究对象,对节流器流固耦合法向随机微振动进行了理论仿真和实验研究。受限于节流器厚度与气膜厚度尺寸的差异和输入初始边界条件,建立了节流器的COMSOL仿真简化模型,对节流器-气膜微流场进行双向流固耦合数值模拟。仿真结果表明,节流器的法向随机微振动幅值关于节流器中心对称,且由中心向边缘逐渐增大;微振动幅值随气体入口流速的增大而增大。实验采用纳米级激光测振仪,依次测量供气压力为0.1,0.2,…,0.5 MPa时尺寸为75 mm×50 mm×14 mm的HEXAGON双环联结型节流器多个不同位置的法向振动,实验结果表明,法向随机微振动幅值分布特性与仿真结果一致,关于节流器中心对称,且由中心向边缘逐渐增大,验证了节流器法向微振动的"跷跷板"振动形式;在0.5 MPa供气压力下,边缘振动幅值超过1 nm。对实验数据进行功率谱密度分析,结果表明不同供气压力下法向随机微振动均在9.4 kHz和10.6 kHz处产生较大功率,可认为与节流器-气膜流固耦合系统的固有频率有关。研究结果有效地揭示了节流器法向随机微振动的特性,为气体静压系统避开随机共振区、优化气体静压系统的设计提供了理论指导。     

拉锻式摩擦塞焊的热力耦合解析模型和试验验证

为快速得到拉锻式摩擦塞焊的焊接工艺参数,对焊接过程进行预测,建立了摩擦塞焊过程的扭矩、轴向力、功率和能量等指标的力学模型和热力耦合解析模型。模型的输入量为焊接塞棒的几何参数、材料属性、焊接转速和进给速度,输出量为焊接过程的扭矩、轴向力、功率和能量等。在自主设计的拉锻式摩擦塞焊设备上进行了焊接试验。通过将试验数据的输入和输出指标与理论模型值进行对比分析,验证了理论解析模型的可行性。