各向异性油藏水平井多角度人工裂缝线性单元计算方法

考虑各向异性油藏渗透率张量的表征,利用Green函数和拉普拉斯变换建立裂缝流动的一维单元,裂缝的流量分布采用节点线性插值,裂缝内的流动处理为线性积分,耦合地层与人工裂缝的流动,建立有限导流裂缝井底压力的求解方法.结果表明:多裂缝压裂水平井存在压裂裂缝线性流、地层线性流、系统径向流3种流动形态,压裂裂缝条数越多,相同的生产时间,无因次井底压降越小;裂缝条数对流动影响明显.随着裂缝条数的增加,压降变化减小;裂缝长度和导流能力有相似的变化.人工裂缝与井筒角度越大,产能越大,当裂缝垂直于井筒时,产量最大;地层最大渗透率方向垂直于人工裂缝时产量最大,平行裂缝时产量最小.当人工裂缝垂直于井筒,并同时垂直于地层最大渗透率方向时,达到最大产量值.     

分形裂缝性页岩气藏多段压裂水平井瞬态压力特征

基于分形理论和连续性假设,考虑页岩气吸附解吸、基质-裂缝窜流等机制,建立分形裂缝性页岩气藏多段压裂水平井试井解释模型,并通过拉氏变换、点源函数及压降叠加原理等方法得到模型的解.绘制无因次压力随时间变化的双对数曲线,研究分形裂缝性页岩气藏多段压裂水平井的压力特征,分析分形指数、分形维数等参数对压力动态的影响.结果表明：分形裂缝性页岩气藏多段压裂水平井的压力动态可划分为7个流动阶段;分形指数越大或分形维数越小,晚期径向流直线段的斜率越大;其它参数对水平井的压力动态也有一定的影响.     

数字实验平台在物理探究课中的应用——焦耳定律探究实例

采用自制加热装置,借助温度传感器,定性地研究焦耳定律,证明了电阻的阻值越大,电流越大,加热时间越长,电阻产生的热量越多.实验容易操作,原理简明科学.     

层内突进传质扩散数学模型及求解

针对窜流型油藏的特点,抽象出物理原型,同时考虑纵向和横向扩散,建立层内突进传质扩散数学模型.应用拉普拉斯变换,求得层内突进传质扩散数学模型的解析解,并得到小段塞情况下的解析解.应用通用有限元分析软件,建立层内突进传质扩散的几何模型,并求得层内突进传质扩散数学模型的数值解.绘制层内突进传质扩散数学模型的浓度分布二维剖面及不同时间步的浓度变化剖面;通过无因次距离和无因次浓度关系及孔隙体积与无因次浓度关系可以看出,贝克莱特(Pe)数越大,峰值浓度越高,见剂时间越晚.通过解析解及数值解结合的方法,可加深对传质扩散本质的理解.     

组合式吸液芯内液汽相变过程的数值模拟

本文对高温热管吸液芯多孔介质内金属钠液的液汽相变过程进行了模拟研究,并采用流体体积分数模型和传质模型对此过程进行了数值分析.研究表明孔隙率和渗透率越大的组合式吸液芯多孔介质,热量在液态金属中的传递速率越快,进而可以增加高温热管的传热量,提高传热效率;但是孔隙率和渗透率越大,组合式吸液芯多孔介质加热壁面的温度分布越不均匀,产生沸腾传热极限的可能性亦越大.     

高温热源特性对木粉阴燃传播特性影响

为了探究高温热源特性对阴燃传播的影响,本文基于高温氮化硅点火装置建立了阴燃传播速度实验测试平台,并以红棕木粉为实验材料,结合木粉的热重分析开展了不同引燃温度和时间作用下木粉阴燃传播特性实验研究,结果表明:在实验条件下,木粉堆在6种不同适宜热源引燃温度下所能达到的最高温度几乎一致约490℃,且三个热电偶位置距离阴燃初始点越近其升温到最高温度越慢;在640℃到675℃之间存在一个最佳热源热通量使木粉堆析出挥发分与内部氧气含量为适宜比例,且在这个比例下木粉阴燃初期的传播速度最快,约4.4×10~(-2) cm/s;相同高温热源温度下,木分堆持续引燃时间越长,热源提供的总热量越大,阴燃初期的传播速度越快。所得结果可为木材加工企业防控阴燃火灾提供实验依据。     

闪电通道温度诊断中观测距离的影响

利用无狭缝光栅摄谱仪获得了青海高原地区云对地闪电首次回击过程的光谱,运用比尔-朗伯定律,考虑传播过程中谱线强度的衰减,计算讨论了观测距离对通道温度诊断结果的影响.结果表明,不同观测距离下得到的光谱诊断放电通道温度,其结果有一定差异;远距离观测得到的温度小于近距离观测的结果;观测距离越远,所得温度的误差越大.因此,在远距离观测的情况下,修正更为重要.由计算结果,得到了温度修正的半经验公式,由此,可以扣除观测距离对闪电通道温度诊断结果的影响.     

水平井与直井混合注采井网的流场计算——以五点法注采井网为例

基于保角变换和镜像反映原理,建立五点法水平井与直井混合注采井网流场数学模型,导出其势函数和流函数数学表达式,得到五点法混合注采井网内部等势线和流线分布.研究水平井长度、水平井与直井连线夹角、平面各向异性及水平井不同平面位置等因素对混合注采井网内部流场分布的影响.结果表明：混合注采井网水平井跟端和趾端,流线分布相对密集,两端位置产液能力较强;水平段越长,其流线控制的泄油面积越大;水平井与直井连线成45°角时,水平井与正对的两口直井间的驱替强度相对较大;水平井垂直于主渗透率方向时,流线均匀密集地汇聚到生产井,易形成线性驱替;混合注采井网内部水平井偏离中心位置程度越大,流线分布疏密分化越明显.     

微结构光纤制备过程中不同位置空气孔的形变量分析

根据热传导原理，在拉制微结构光纤(MSF)时，在高温区中，MSF预制棒的包层内不同位置加热的温度也不一样，且由表面往中心方向温度逐渐下降，温度梯度随MSF预制棒下棒速度的加快或包层空气填充率的减少而增大.由于材料的表面张力和黏度系数都是温度的函数，因此将MSF预制棒拉细成MSF时，实际所得到的MSF结构，并非是预制棒等比例的缩小，而是温度越高的空气孔形变量越大.为得到符合设计要求的MSF，就必须将MSF预制棒包层空气孔尺寸按温度变化规律设计，从而消除由于加热温度的非均匀性对拉制的MSF包层空气孔所产生的影响.     

微圆管壁面材料和厚度对甲烷催化着火的影响

对负载Pt催化剂的微圆管内CH_4的催化着火进行了非稳态和稳态模拟,重点研究了壁面材料和厚度对CH_4催化着火所需预热温度(表征着火温度)、着火时间、系统稳定时间以及极限着火条件的影响。非稳态研究结果表明:CH_4催化着火所需的预热温度与壁面条件无关,但着火时间和系统达到稳定状态所需的时间受壁面条件的影响较大,壁面热容量(mc)越大,着火及系统稳定时间越长;当壁面导热系数较小时,CH_4的催化着火发生在微圆管出口处,反应峰值区域随时间逐渐向进口移动,当壁面导热系数较大时,着火发生在进口处,且峰值反应位置不变。稳态结果显示,壁面轴向上热量的回流(大的导热系数和适当的壁面厚度)可以有效地拓宽甲烷的极限着火范围。     

Cathode Heating by Vacuum Arcs: A Survey

Theoretical predictions about heat sources, power dissipation and heating time scales are compared with available experimental data. It is concluded that the heating process must have a much faster time scale than quasi-stationary heat conduction. This can be achieved only by ion impact heating. A special model is discussed (thin layer heating) which explains the high power dissipation within the cathode as well as the short heating times.     

相变材料蓄能式低温热水采暖地板热性能模拟

提出了一种采用定形相变材料蓄能的低温热水采暖地板形式。为了研究定形相变材料蓄能式低温热水采暖地板的传热性能,建立了该地板的传热分析模型。分析了相变材料的相变温度对地板表面平均热流密度和蓄能比的影响;比较了相变材料潜热蓄能地板与混凝土显热蓄能地板的热性能差异。结果表明:定形相变材料地板停止加热后仍可以在较长时间内保持稳定的热流密度。同时定形相变材料地板具有较大的蓄能比,使其夜间蓄存的热量可被更多地用于日间供热。     

基于分子运动对流换热和热辐射下煤粉颗粒群粒子的加热分析

本文建立了在烟气对流加热和辐射状态下的煤粉颗粒群加热模型,通过数值模拟,模拟研究了不同锅炉炉膛尺寸下不同煤粉粒子粒径的煤粉群粒子加热时间以及粒子温升的关系,对对流换热和辐射换热在着火热源中所占比重进行了分析,模型很好的模拟了粒子的升温,能够较好的反映出煤粉粒子加热升温机理,为煤粉射流微元加热及着火提供了计算方法。     

Simulation of heat transfer processes in an unconventional furnace

Heat transfer simulation is of great significance for the heating equipments control. In this paper, a set of models is proposed to solve heat transfer problems in a furnace, including radiation and convection. The heat transfer models are integrated with a furnace model to simulate the heating process. The heating rate is increased due to enhanced heat transfer at the surfaces by changing furnace chamber geometry. A fixed grid enthalpy formulation is applied to model heat transfer for an oval geometry. The heating temperature was found to increase linearly with curvature of the interior.     

Simulation of the dynamic behaviour of a hydronic floor heating system

The development of a two-dimensional numerical model for a hydronic heating panel is described. The model couples the heating panel to an enclosure, which in turn is losing heat to the surroundings, and is capable of predicting both steady state temperature profiles and transient responses. Both the finite difference method and the finite element method were used to solve the numerical model. Of the two, the finite difference method gave slightly higher temperature values and required more execution time. Model predictions are compared with the experimental data from a bungalow style house equipped with hydronic heating. Steady state results from the simulation compared well with the experimental results, while the model predicted a faster response time for the room air temperature than was observed experimentally. Incorporation of an extra term in the dynamic model to account for heat retention in the walls of the structure resulted in good agreement between the experimental and simulated responses.     

低频加热合成金刚石的时间温场

 在高温高压下合成金刚石，工频加热与低频加热合成效果不同。工频加热是向腔体恒热量输入，在腔体中形成空间温场；低频加热是脉冲式向腔体输入热量，在腔体中既形成空间温场又形成时间温场。用时间温场解释了一些实验现象和结果。     

供热负荷时间序列混沌特性分析及预报模型研究

为揭示供热负荷时间序列蕴含的内在动态特性,采用非线性分析方法对供热负荷时间序列混沌特性进行识别.以集中供热热源和热力站负荷时间序列为研究对象,进行相空间重构,求得了饱和关联维数和最大Lyapunov指数,验证了供热负荷时间序列的混沌特性,为供热负荷预报研究提供了混沌理论基础.针对现有供热负荷预报方法多为主观模型方法,本文提出了一种基于Volterra自适应滤波器的供热负荷预报方法,该方法不必事先建立主观模型,而直接根据负荷序列本身的特性进行预报,避免了负荷预报的人为主观性.最后,给出了供热负荷预报算例,仿真结果表明二阶Volterra自适应滤波器模型预报精度较高,可满足供热工程节能控制及热力调度的需要. 关键词： 供热节能 负荷预报 混沌 Volterra自适应滤波器     

高超声速飞行器前缘流固耦合计算方法研究

对高超声速流场和结构温度场进行了耦合计算分析, 同时基于准静态假设对结构应力进行了分析. 流场部分采用基于非定常Navier-Stokes (N-S)方程的有限体积法, 湍流模型采用SST k-ω 模型, 固体部分采用基于非稳态热传导方程的有限元法, 同时基于准静态假设对固体结构的应力应变进行了分析. 在流固交界面处, 高速流体从固体结构得到温度边界条件, 固体结构从高速流体得到热流边界条件, 从而实现了流场和固体温度场的紧耦合计算.通过与超声速无限长圆管绕流试验结果进行对比, 验证了该方法的可靠性. 同时对二维圆管结构在气动加热过程中的温度、应力等的变化进行了比较详细的分析. 研究结果表明: 随着气动加热时间的推进, 由于圆管结构的高温区在不断扩大, 导致了结构的热变形在不断地增大; 圆管最小变形区出现在θ为60°处; 同时研究发现在计算时间内圆管热变形对外部流场的影响可以忽略不计.     

微型电阻加热推进器内的传热问题

分析了微型电阻加热推进器中沸腾的特征以及过热极限温度,分别采用经典的抛物型热传导方程和非傅立叶导热的双曲型模型(C-V模型)、双元相滞后模型(DPL模型)来描述导热过程,采用有限差分法对微型电阻加热推进器中导热过程的初始阶段进行了数值求解.发现非傅立叶模型较傅立叶模型有-定的时间延迟,DPL模型与C-V模型的延迟差别不太大;在加热过程中,加热电阻及其临近的水很快会升至300℃,而大部分水的温度升得较慢.     

Ignition-to-spread transition of externally heated electrical wire

Ignition of electrical wires by external heating is investigated in order to gain a better understanding of the initiation of electrical-wire fires. An ignition-to-spread model is developed to systematically explain ignition and the following transition to spread. The model predicts that for a higher-conductance wire it is more difficult to achieve ignition and the weak flame may extinguish during the transition phase because of a large conductive heat loss along the wire core. An experimental study was performed using several sample wires with different core metals, diameters and coating thicknesses of polyethylene. A coil heater was adopted as the ignition source, and both the heat flux and heating time were selected as the main parameters to identify the flashpoint and spread point of wire fires. Experiments show that additional heating times after flash are required in order to fully pass the transition and achieve a spreading flame, agreeing with model predictions. Finally, the effects of different heating lengths, environmental pressures, and oxygen concentration on wire ignition are discussed, which may be useful for upgrading the design and standards of future fire-safe wires.