中心曲面锥型旋流器分离性能的数值模拟

针对普通旋流器所存在的溢流跑粗问题,提出一种带有中心曲面锥的水力旋流器,利用中心曲面锥结构引导内旋流中一部分粗颗粒到外旋流重新参与分离,减少溢流跑粗。通过数值模拟对比分析了中心锥型旋流器和中心曲面锥型旋流器的流场特性和分离性能。对比结果表明,将中心锥改进为中心曲面锥后,中心锥体附近流体的径向速度增大,进一步强化了内旋流中粗颗粒向外旋流的运动,减小了粗颗粒进入溢流的概率;切向速度变大,有利于颗粒的离心分离;轴向速度减小,颗粒分离时间延长,分离更充分;湍动能减小,流场更加稳定。模拟结果显示,与中心锥型旋流器相比,中心曲面锥型旋流器溢流中≥35 μm 颗粒含量相对减小 11.08%,≥35 μm 颗粒的分级效率提高了 4.04 个百分点。     

纳米TiO2颗粒对Ni-W-P合金镀层性能的影响

目的 探究纳米TiO₂颗粒对Ni-W-P镀层组织结构、耐蚀性与耐磨性能的影响,提高2024铝合金管材的耐蚀性。方法 使用化学镀的方法在2024铝合金表面制备了Ni-W-P/TiO₂纳米复合镀层,通过SEM、EDS、XRD表征了镀层的表面形貌、表面元素分布以及镀层物相。对比了传统Ni-W-P镀层与所制备Ni-W-P/TiO₂纳米复合镀层的显微硬度与耐磨性。结果 加入纳米TiO₂颗粒后,镀层表面变得更加致密,晶粒得到细化。EDS结果表明,纳米TiO₂颗粒在镀层中分布均匀。物相分析表明,镀层为晶态结构,加入纳米TiO₂颗粒后,镀层平均晶粒尺寸为9.706 nm,比Ni-W-P镀层的晶粒尺寸减小了0.612 nm。失重试验表明,Ni-W-P/TiO₂纳米复合镀层在Cl^–为2×10⁵ mg/L的地层水中具有较强的耐蚀性,腐蚀速率为0.1062 g/（m²·h）,与Ni-W-P镀层...     

CO2-H2S-Cl-共存的地层水环境中Cr含量对钢的腐蚀产物膜特性的影响

采用带有电磁驱动轴的高温高压釜,通过失重法评价了L80、L80Cr13、22Cr、25Cr钢在含CO₂、H₂S、Cl^-的地层水中的腐蚀速率,采用SEM、EDS及XRD对其表面腐蚀产物膜进行了分析,利用AFM分析腐蚀后材料表面的粗糙度,使用CLSM分析腐蚀后材料表面的点蚀情况。结果表明,在CO₂分压为0.12 MPa、H₂S分压为0.003 MPa,Cl^-浓度为150.8 g/L,温度为80℃的地层水中,试样转速为100 r/min的条件下,4种钢材均匀腐蚀速率由大到小排序为L80Cr13>L80>22Cr>25Cr。L80Cr13钢表面的腐蚀产物膜主要是由Cr₂O₃与Cr(OH)₃组成,该腐蚀产物膜在Cl^-的作用下局部地方破损;L80Cr13钢发生了明显的点蚀,最大点蚀深度为11.037μm。L80钢表面的腐蚀产物膜主要是由Fe S以及疏松的FeCO<...     

碳酸盐岩储层完井铝基耐酸易钻油管性能评价

在碳酸盐岩储层采用钢质支撑油管完井,可以解决井壁坍塌问题,但是带来钻磨时间长、费用高的难题。铝合金的强度、硬度较钢低,是最有潜力的易钻油管材料。但是,铝合金在盐酸溶液中会剧烈反应,不适用于酸化工况。设计了在6061T6铝合金管内、外表面涂覆耐酸涂层的铝基耐酸易钻油管。基于标准拉伸试样实测的6061T6铝合金强度值,借鉴ISO/TR 10400—2018中钢质油管强度计算方法,结合内压强度、外挤强度试验,建立并验证了铝基耐酸易钻油管的强度与厚度的数学模型。该模型计算的6061T6铝合金油管的内压强度、外挤强度与实测结果的误差分别为8.6%、0.2%。采用失重法及交流阻抗法评价6061T6铝合金油管的耐酸性能,结果表明,在100 ℃、质量分数20%的盐酸溶液中浸泡12 h,该油管内、外表面涂层无开裂、无破损、无脱落,因吸水使质量略微增加,增加速率为0.008%/h。采用钻磨试验对比测试了6061T6铝合金油管、P110钢质油管的钻磨性能,结果表明,在钻压为10 kN、转速为300 r/min时,6061T6铝合金油管的钻削速度是P110油管钻磨速度的3.5倍。     

松软煤层加固用泡沫水泥浆的实验研究

针对松软煤层顺层钻进长钻孔成功率低、煤层机械强度低的难题,提出将机械发泡式泡沫水泥浆通过高压旋喷的方式注入松软煤层进行随钻加固的技术思路。室内试验中,通过改变松软煤岩与泡沫水泥浆的比例,模拟注浆后形成不同固结效果的松软煤岩-泡沫水泥固结体。以抗压强度和气体渗透率作为主要评价指标,研究了松软含煤量对固结体性能的影响规律。结果表明：（1）与纯泡沫水泥浆的固结体相比,当松软煤岩含量（以下简称“含煤量”）为5%时,固结体的气体渗透率略有降低,气体渗透率随养护时间增加而降低;（2）含煤量≥10%,固结体气体渗透率随含煤量增大而升高;（3）固结体的早期抗压强度（养护1 d）随含煤量的升高先升高后降低。养护时间增加至7 d后,固结体强度随含煤量升高而降低;（4）含煤量在20%～25%之间的固结体养护7 d后,抗压强度在8.65～9.94 MPa,气体渗透率在9.08～36.52 mD之间。研究成果可以为松软煤层的随钻护壁与瓦斯抽采提供有益借鉴。     

富水砾卵石地层中盾构下穿地铁隧道的施工控制技术

武汉大东湖深隧工程在富水砾卵石地层中下穿武汉地铁4号线,给盾构施工带来了很大的风险,并对盾构施工提出了更高的要求.以此为例,将盾构下穿施工分为试验段、穿越前、穿越中、穿越后4个阶段,并对盾构参数进行精细化控制,同时采取自动化监测手段,有效控制了对地层的扰动,保证了地铁4号线的安全运营.     

间歇排料式浓缩旋流器的数值模拟及试验验证

针对普通旋流器在矿井水的浓缩分离作业过程中,由于进料浓度低造成底流浓度低,导致底流产物后续处理困难的问题,提出一种间歇排料式浓缩旋流器.在旋流器底流口处串接浓缩斗并间歇关闭安装在浓缩斗排料口处的气动阀门,增加物料在浓缩斗内的浓缩时间,提升底流浓度,所得底流产物可直接经皮带机运输.通过数值模拟和对比试验探究物料在旋流器内的沉积情况和间歇排料式浓缩旋流器的浓缩性能,利用Dynamic?Mesh技术实现数值模拟过程中边界参数的改变.模拟结果表明,随着浓缩时间的增加,浓缩斗底部物料浓度明显升高,在进料浓度为4％的情况下,间歇排料周期大致为122?s;试验结果表明,间歇排料式浓缩旋流器底流浓度为73.57％,浓缩比为18.39,与常规排料式旋流器相比分别增加28.33％和7.08,浓缩性能显著提升.     

中心曲面锥型旋流器分离性能的数值模拟

针对普通旋流器所存在的溢流跑粗问题,提出一种带有中心曲面锥的水力旋流器,利用中心曲面锥结构引导内旋流中一部分粗颗粒到外旋流重新参与分离,减少溢流跑粗。通过数值模拟对比分析了中心锥型旋流器和中心曲面锥型旋流器的流场特性和分离性能。对比结果表明,将中心锥改进为中心曲面锥后,中心锥体附近流体的径向速度增大,进一步强化了内旋流中粗颗粒向外旋流的运动,减小了粗颗粒进入溢流的概率;切向速度变大,有利于颗粒的离心分离;轴向速度减小,颗粒分离时间延长,分离更充分;湍动能减小,流场更加稳定。模拟结果显示,与中心锥型旋流器相比,中心曲面锥型旋流器溢流中≥35 μm 颗粒含量相对减小 11.08%,≥35 μm 颗粒的分级效率提高了 4.04 个百分点。     

多分支水平井岩屑运移模型与实验研究

随着多分支水平井及复杂结构井钻井技术的不断发展,井眼清洁技术面临着新的困难和挑战。如何解决复杂地质条件与复杂井型条件下的岩屑床问题,对于判断与处理井下复杂情况是当前钻井工程面临的重要科学问题之一。通过岩屑颗粒受力分析建立了岩屑运移环空临界流速模型;基于室内可视化岩屑运移实验,探究了岩屑运移影响规律。结果表明：井斜角为36°时岩屑临界启动速度最大,携岩最为困难;模型预测结果与实验结果吻合度较好,且基于实例井的预测结果与现场作业情况一致,验证了所建模型的可靠性。该研究可为大位移大井斜井及水平井井眼清洁提供理论依据和技术支持。     

聚焦电流和阴极位置对束流品质影响的CST仿真北大核心CSCD

电子枪的阴极位置和聚焦电流大小会影响电子束的焦距和束斑形貌,进而影响增材制造零件的质量。首先根据实际的电子枪结构,建立了1∶1三维电子枪物理模型和有限元分析模型,并采用CST软件的粒子工作室模块进行了仿真,研究了聚焦电流大小和阴极位置对电子束的焦点位置和束斑形貌的影响。仿真结果表明:聚集电流为460 mA,阴极下表面距栅极上表面为1.0 mm时,电子束在工作平面处的束斑直径为0.61 mm,电子分布较均匀且形状较圆。进行了电子束选区熔化实验,成功实现了钛合金粉末的预热和熔化成型。试验结果表明模拟仿真对电子枪的设计具有一定的指导作用,可以实现800 mm工作平面处的成功成型的要求。