含蜡原油屈服过程及其受空隙影响的实验研究

含蜡原油屈服值是用于计算停输管线再启动压力的重要流变参数。作者建立了一套小型微机数据采集的模拟装置用于测定含蜡原油在给定温度条件下的屈服值，通过模拟热输管线实际工况，针对两种典型胶凝原油，分析了胶凝在管线中原油的屈服机理，首次提出了油中空隙对胶凝强度的影响关系。为长输原油管道的间歇输送工艺及停输再启动技术提供了理论依据。     

含蜡原油的流变学问题

用管道输送含蜡原油已有多年的历史,目前国内外大都采用加热输送工艺。这种工艺虽然可行,但也存在不少缺点,消耗燃料是其中之一。为了节能,管输含蜡原油的发展趋势是逐步降低输油温度,进而实现接近地温条件下的常温输送。国外在个别管道上实现了含蜡原油的常温输送。我国油田油气集输系统和若干输油管道,也已经部分地实现了原油常温输送工艺。尽管取得了以 ...     

串联管道串联阀芯受瞬变压力研究

结合成品油停输再启动特性,建立了成品油控制体运动方程、连续方程,提出了串联阀芯流阻系数模型。通过差分方法对其编程求解,以串联管道串联阀芯为例,得出了串联阀芯受瞬变压力变化规律,探讨了停输再启动输油管路瞬变压力震荡衰减问题。以一个具体的工程实例进行研究,结果表明:串联管道串联阀芯线性关闭较单阀门线性关闭产生的最大瞬变压力由5.6MPa减至4.3MPa,减少了30.23%;管路瞬变压力震荡过程中,随着流体可压缩性的增大,流体的振幅衰减加剧,在43.2s时间内,瞬变压力最大峰值由4.85MPa减至1.28MPa;双阀门停输再启动中延长任一个阀门启闭时间均可使最大瞬变压力减小;对于相同关阀计划,阀芯流量系数越平缓,阀芯受瞬变压力越小。     

胶凝原油蠕变的时间-温度-应力等效性

黏弹性蠕变是胶凝原油重要的流变特性,要描述胶凝原油的黏弹性蠕变行为,必须同时考虑 应力、时间和温度等参数. 于是对胶凝原油进行了不同应力和不同温度下的蠕变实验,利用 时间-温度-应力等效原理分析了胶凝原油的非线性蠕变行为,得到了参考应力和参考温度下 的蠕变主曲线,并用黏弹性流变模型拟合得到了蠕变主曲线的表达式. 从而可以分别通过较 高温度和应力水平下的短期蠕变行为来预测较低温度和应力水平下的长期蠕变行为.     

胶凝原油粘弹性的实验研究

用控制应力流变仪ＲＳ７５对新疆、胜利、长庆等胶凝原油进行了粘弹性实验,结果表明,胶凝原油具有典型的粘弹性固体特性,如具有蠕变／回复特性,以及复数模量│Ｇ＾＊│大,损耗角δ小的特性等,小振幅剪切振荡粘弹性参数,可反映原油不同状态下的流变结构特点。     

长输管线整体下沟技术研究

 长输管线整体下沟技术是施工难点之一. 通过模拟大变形时的挠度曲线,建立力学计算模型,对管线下沟各阶段不同状态下的应力和变形进行分析,找出最不利的受力状态,得出吊点间距、起吊高度等指导施工的关键控制参数,并成功用于实践. 分析的结果可供矿浆管道、油气管道等长输管线整体下沟参考.     

海上溢油迁移转化的双层数学模型

海上溢油的双层数学模型将泄漏在海域中的溢油考虑为表层油膜和分布在整个水体中的悬浮 油滴两层组成. 采用Lagrangian追踪法模拟油膜的输移扩散. 在此方法中，油膜可用大量的小油滴表示，对每个油滴都规定随时间而变化的坐标系，油滴 的运动受到风、潮流和周围油的浓度影响. 油的迁移过程包括对流、扩展、湍动扩 散、附着在岸边以及沉降到海底等过程. 转化过程包括挥发、溶解、乳化等. 此外，光化学反应、生物降解能够改变油的特征以及减小油的污染. 该模型可以用于瞬时和连续溢油的情况，不仅可以用于模拟油，也可以模拟其它与油的密度 相近的有害物质的泄漏. 水动力学模型采用美国普林斯顿海洋模式(POM). 该溢油模型已应用于渤海海峡突发性溢油事故的模拟与预报.     

玻璃纤维带隙间环氧胶渗流特性的试验研究

 对环氧胶在含有玻璃纤维带的间隙中的渗流进行了试验研究. 通 过试验确定纤维的松紧度、输胶压力、抽口真空度和输胶温度等不同参 数对渗流流速的影响，为环氧胶的VPI(真空压力浸渍或浇铸)工艺提供 工艺参数.     

成品油管道顺序输送二维模型优化求解

将一种简化的自适应网格应用于顺序输送二维混油模型的计算中,网格的疏密程度由速度和浓度梯度控制且用动网格取代传统的固定网格.混油模型中采用混掺长度理论计算速度场和扩散系数,并考虑了油品黏度变化对混油的影响.提高传统数值解法的精度,减少计算量,使之适应于长输管线顺序输送的混油数值计算.通过在计算机上的数值模拟实验,证明了该方法的有效性,分析了雷诺数、输送顺序对混油的影响并得到混油随输送距离的变化规律.     

THE OPTIMAL SOLUTION FOR THE TWO-DIMENSIONAL CONVECTION-DIFFUSION MODEL IN BATCHING PRODUCT PIPELINE

将一种简化的自适应网格应用于顺序输送二维混油模型的计算中,网格的疏密程度由速度和浓度梯度控制且用动网格取代传统的固定网格。混油模型中采用混掺长度理论计算速度场和扩散系数,并考虑了油品黏度变化对混油的影响。提高传统数值解法的精度,减少计算量,使之适应于长输管线顺序输送的混油数值计算。通过在计算机上的数值模拟实验,证明了该方法的有效性,分析了雷诺数、输送顺序对混油的影响并得到混油随输送距离的变化规律。     

各向异性本构关系在板料成形数值模拟中的应用

对几种能表达面内各向异性的屈服准则Hill、Barlat-Lian、Barlat进行了比较。以弹性变形服从各向同性广义虎克定律的情况下，给出了基于张量算法推导的弹塑性本构关系的一般表达式，并由此导出了相应屈服准则的弹塑性本构关系的显式表达。借助ABAQUS软件本构模块用户子程序接口，分别实现了这些屈服准则在ABAQUS的嵌入。以模拟方形盒的拉延过程为例，分析了不同的屈服准则在板料成形过程数值模拟中的应用。模拟结果表明，基于弹塑性本构关系一般表达所列出的相应屈服准则的显式表达式是正确的；在采用壳元来模拟板料成形时，采用Barlat准则的模拟结果和采用Barlat-Lian准则的结果差别不大。     

考虑拉压强度差效应的厚壁圆筒承载能力分析

应用双剪统一强度理论，考虑材料的拉压异性和同性，推导了在内压力和轴力联合作用下的厚壁圆筒的塑性极限载荷表达式．在该表达式中，当反映中间主应力效应的系数取不同的值时，就能得到按Tresca屈服准则、线性逼近的Mises屈服准则和双剪应力屈服准则的计算结果，并且绘制了在相应准则下的极限应力线图．从而可知：在三维应力状态下，应用该理论，可以获得极限载荷分析的精确解；极限载荷线图与三种屈服准则的屈服曲线是相吻合的；计算的结果可以用于拉压异性和同性的材料，为工程应用提供了理论依据．     

基于核磁共振孔隙划分的致密油藏自发渗吸原油可动性研究

自发渗吸驱油是致密油藏提高采收率的有效手段,但不同的孔隙划分方法会导致原油可动性精细定量表征存在差异性.基于此,以鄂尔多斯盆地延长组致密油藏为研究对象,开展了四种典型致密岩心的自发渗吸驱油实验,利用基于核磁共振分形理论的流体分布孔隙精细划分方法,区分了致密砂岩岩心孔隙类型,明确了不同类型岩心孔隙结构对原油可动性和自发渗吸驱油速率的控制特征.研究结果表明不同类型岩心自发渗吸模拟油动用程度介于22.07%～33.26%,核磁共振T2谱双峰型岩心自发渗吸模拟油动用程度高于单峰型岩心;不同类型致密砂岩岩心中流体分布孔隙可初步划分出P1和P2两种类型, P1类型孔隙则可进一步划分出P1-1, P1-2和P1-3三种亚类型孔隙;致密砂岩岩心中P1和P2类孔隙中模拟油均有不同程度的动用, P1类孔隙作为致密岩心中主要孔隙,尤其是P1类孔隙中P1-2和P1-3类孔隙的数量决定了自发渗吸模拟油动用程度;P1-1, P1-2和P1-3类孔隙结构差异性对自发渗吸模拟油动用程度起决定性作用,较小尺寸孔径孔隙较大的孔隙结构差异性不仅提升了自发渗吸模拟油动用程度,而且提升了自发渗吸驱油速率;流体可动性指数较高的P...     

匀减速风场下覆冰导线舞动的数值模拟研究

借助Galerkin法对覆冰导线连续体模型进行面内和扭转前二阶模态的截断,得到了导线系统的常微分方程;并采用傅里叶谐波构建了梯形风场,以模拟覆冰导线在风停(风速骤降)过程中的舞动行为。数值模拟了导线在不同骤降风场工况下的动态响应,并与相同舞动条件下匀速风场的舞动结果进行了对比分析。研究表明:风停(风速骤降)时,覆冰导线的舞动加剧,舞动幅值远大于匀速风场中的舞动幅值,且该风速变化对扭转一阶模态影响更明显,对面内二阶模态无明显影响。风停前风速越大、风停耗时越短、风速减小幅度越大时,覆冰导线的舞动行为越剧烈。     

FCC金属塑性屈服的尺度效应和应变率响应

对纳米尺度单晶铜的剪切变形进行了分子动力学（MD）模拟．模拟结果表明，单晶铜的剪切屈服应力随模型几何尺度的增大而降低，而随着应变率的增大而升高．基于位错形核理论，建立了一个修正的指数法则来描述面心立方（FCC）金属的尺度效应，该法则与较大尺度范围内（从纳米到毫米以上）的数值模拟结果以及实验数据都符合得比较好．另外，MD模拟中发现单晶铜存在一个临界应变率，当施加的应变率小于该值，剪切屈服应力几乎不随应变率变化而变化；当大于该值，剪切屈服应力会随着应变率的增加迅速升高．最后根据模拟的结果建立了单晶铜和单晶镍塑性屈服强度的应变率响应模型．     

立方晶体单晶材料屈服面的研究

将Hill屈服准则用于DD3镍基单晶合金屈服应力的预测，通过与试验结果比较发现，在760℃时的误差较大，根据立方单晶材料的屈服特点，用正应力偏张量平方与剪应力偏张量平方乘积项构成的应力不变量考虑单晶合金偏轴受载时存在的拉、剪应力耦合效应，提出了一个在工程上实用的新屈服准则．在新屈服准则中出现的参数可以通过单向拉伸试验确定，给出了确定这些参数的方法，并重新定义了适合新屈服准则的等效应力和等效应变，对各向同性材料，新屈服准则退化为Von Mises屈服准则，新定义的等效应力和等效应变退化为Von，Mises等效应力和等效应变，用新屈服准则对国产DD3单晶合金的屈服应力进行预测，能很好地符合试验结果；与Hill屈服准则比较，在760℃时的预测精度显提高。     

岩土介质横观各向同性的模拟

评述了岩土介质横观各向同性模拟的进展状况，包括横观各向同性弹塑性及其屈服准则的模拟，并给出了相应的力学模型及其数学表达式．     

油-气两相流管线系统振动分析及减振控制

针对油-气主管线系统的油-气两相流振动问题,建立了管线系统的动力学模型.分析计算油-气两相流在管道内的动力学特性,判断其流型;根据动量定理得到了管线各处受力的时间历程,从而确定管道系统受到的实际动载荷并求出其振动时间历程响应;分析管线系统的模态和影响振动模态的关键因素,采用合理加强原有支撑刚度和在恰当部位增加新支撑等措施,使管道系统的振动得到控制.分析结果与现场实测数据对比,验证了此振动分析方法的有效性.     

塑性各向异性板料本构关系及冲压成形的数值模拟

推导了具有一般屈服函数形式的弹塑性速率型本构关系;给出了用于板料成形的Hill塑性各向异性屈服模型下本构关系的具体形式;用有限元动力显式计算程序MSC/DYTRAN模拟了金属板料的冲压成形;通过算例分析,考察了塑性各向异性对凸耳形成和大小以及对成形模拟结果准确性的影响;数值结果和实验结果表明：各向（厚向）异性本构模型比各向同性本构模型更真实地反映了板料的成形性。     

高速碰撞数值模拟中约束滑移线判据的改进

本文对冲塞损伤中约束滑移运动开关作了改进,取塑性应变强度的某一量值作为约束滑移的开关,改进了数值模拟效果,表明它比剪切屈服开关更接近实际物理过程。