旋转液体特性实验测量重力加速度不确定度研究

重力加速度测量实验是大学生物理实验必修课实验内容之一,在实验过程中由于仪器使用不当或操作不正确,在计算结果时存在不同的偏差。不确定度是衡量测量精度的重要指标,本文计算了三种不同情况测量重力加速度时的不确定度,主要考虑了激光照射透明挡板的角度r、激光垂直入射点的偏差Δx和激光垂直入射方向的偏差β对重力加速度的不确定度。通过计算,当透明挡板向上/下偏移的角度为5°时,不确定度为1.496 3 m/s~2;当激光向左/右偏移5 mm时,不确定度为1.0044 m/s~2;当激光向左和向右偏移的角度为5°时,不确定度分别为1.551 5 m/s~2和1.250 8 m/s~2。本文可为减小旋转液体测量重力加速度误差提供理论依据。     

格子Boltzmann方法模拟多孔介质惯性流的边界条件改进

格子Boltzmann方法可以有效地模拟水动力学问题,边界处理方法的选择对于可靠的模拟计算至关重要.本文基于多松弛时间格子Boltzmann模型开展了不同边界条件下,周期对称性结构和不规则结构中流体流动模拟,阐述了不同边界条件的精度和适用范围.此外,引入一种混合式边界处理方法来模拟多孔介质惯性流,结果表明:对于周期性对称结构流动模拟,体力格式边界条件和压力边界处理方法是等效的,两者都能精确地捕捉流体流动特点;而对于非周期性不规则结构,两种边界处理方法并不等价,体力格式边界条件只适用于周期性结构;由于广义化周期性边界条件忽略了垂直主流方向上流体与固体格点的碰撞作用,同样不适合处理不规则模型;体力–压力混合式边界格式能够用来模拟周期性或非周期性结构流体流动,在模拟多孔介质流体惯性流时,比压力边界条件有更大的应用优势,可以获得更大的雷诺数且能保证计算的准确性.     

多孔介质自发渗吸关键问题与思考

多孔介质自发渗吸现象普遍存在于自然界和工业应用领域, 深入研究其微观流动机理及宏观渗流规律具有重要的科学和工程价值。由于受多孔介质物理属性、流体性质、边界条件等多种因素的影响, 自发渗吸机理及渗流规律难以厘清。目前, 已有众多物理实验、理论分析及数值模拟等方法对多因素影响下的自发渗吸过程进行了广泛而深入的研究。本文就该领域存在的关键问题及最新进展进行梳理分析并提出若干思考, 以期对多孔介质自发渗吸的理解和未来研究工作提供一定的借鉴。     

基于改进的模糊综合评判方法的聚表剂性能评价

聚表剂凭借其良好的增黏性,抗盐性以及乳化特性成为陆相油田潜在的优势驱替剂.以华鼎Ⅰ、海博BI和DG聚表剂为研究对象,分析了影响聚表剂溶液黏度性质的单因素指标,基于改进的模糊综合评判方法对三种聚表剂的粘度性能进行优选;通过并联岩心模型驱油实验对优选结果进行验证.结果表明华鼎Ⅰ的粘度性能最优,DG聚表剂的粘度性能最差;并联岩心驱油实验中以改善剖面能力为验证指标与模糊评价结果相吻合;以采出程度为验证指标与模糊评价结果不吻合,原因在于不同聚表剂之间的洗油能力存在差异.综合来看,改进的模糊数学评判方法对于聚表剂的优选具有一定的参考意义.     

巨型表面活性剂的本体自组装研究和分子拓扑结构效应

嵌段共聚物通过本体自组装可在纳米尺度上形成多样化的有序结构,并有望为下一代微纳加工技术的发展提供平台.近十年来,以具有三维刚性结构的笼簇状分子作为结构基元,研究者们发展了一类独特的两亲性巨型表面活性剂体系.本文系统总结了近年来巨型表面活性剂本体自组装方向的研究进展,并特别强调了其中广泛存在的分子拓扑结构效应.实验结果表明,巨型表面活性剂可在10 nm乃至5 nm以下的特征尺寸上形成高度有序的自组装结构.更加重要的是,通过精心设计的分子拓扑结构的变化,逐步揭示了若干种由分子拓扑结构主导的非常规自组装结构的形成机理,包括多尾链巨型表面活性剂中的非常规球状相以及多头基巨型表面活性剂中的高度不对称的层状相等.这些结果推进了对两亲性大分子本体自组装中的分子拓扑结构效应的理解,并为开发基于嵌段聚合物微纳加工技术提供了重要的实验基础.     

改进遗传算法在天然气液化工艺流程优化中的应用

天然气液化工艺流程的设计优化中所涉及的设备、运行参数以及物流的物性参数众多,加之各热力学方程高度非线性这些特点,国内外一些学者将遗传算法这一优秀算法引入到天然气液化流程的优化设计中。但标准遗传算法在天然气液化工艺的优化设计中容易陷入局部最优的陷阱,且收敛的速度及精度还有待提升。本文根据天然气液化工艺优化设计中待优化参数多,耗时长的特点对标准遗传算法进行改进,改进后的遗传算法在提升全局搜索能力的同时还增强了局部搜索能力,对天然气液化流程的优化设计具有很好的适用性。     

大孔Mo-Ni/Al2O3催化剂的催化裂化柴油加氢性能研究

采用三次纳米自组装合成法,制备了一种以二次纳米自组装Al₂O₃为主体的大孔主客体催化剂FA-40,具有0.78cm³·g^-1的孔容、114m₂·g^-1的比表面积、27nm的平均孔径、6.0nm和40nm的双峰孔结构、孔分布在10~100nm高度集中、低堆积密度为0.56g·cm^-3、活性金属含量高达35.70%。XRD和TEM分析结果显示,活性金属以直径小于2nm的微晶态纳米粒子形式均匀分散于主体表面。采用劣质催化裂化柴油进行20h加氢实验评价,反应趋于稳定时,FA-40的脱硫、脱氮及芳烃饱和率分别达到94.4%、95.5%和67.9%,与F-5相比分别提高了20%、80%和140%。300h的长周期加氢实验表明,FA-40具有良好的加氢性能。     

位错载氢运动对材料氢脆行为的影响

位错载氢运动会导致金属结构材料中氢原子的再分布和氢损伤的加剧,但目前仍缺乏相关实验数据支撑。本文首先对比了高锰钢预充氢后在四种应变速率(1×10^–3 s^–1,1×10^–4 s^–1,1×10^–5 s^–1和1×10^–6 s^–1)下的断口特征,随后结合理论计算探究了不同应变速率下位错载氢对金属材料氢脆行为的影响。结果表明较慢应变速率(1×10^–5 s^–1 and 1×10^–6 s^–1)下拉伸的试样具有比较快应变速率(1×10^–3 s^–1和1×10^–4 s^–1)拉伸时更高的氢脆敏感性和更大的断口脆性区面积。这是因为较慢应变速率下拉伸时,氢可以随位错运动,导致在塑性变形过程中形成更大的氢原子扩散距离和脆性区深度。此外,在更慢的应变速率(1×10     

高速通道压裂裂缝的高导流能力分析及其影响因素研究

高速通道压裂是近年在非常规致密油气资源开采中出现的新工艺, 已在世界范围内推广实施, 并取得了良好的增产效果. 该技术可使支撑剂在人工压裂缝中形成簇团式分布, 从而形成油气高速流动通道, 提高裂缝的导流能力. 但目前对于高速通道压裂裂缝高导流能力的形成机理及其影响因素尚不清楚. 对此, 本文从流体力学理论出发, 首先将高速通道压裂裂缝内形成的支撑剂簇团视为渗流区域, 簇团间的大通道视为自由流动区域; 然后基于Darcy-Brinkman方程建立了裂缝内的流动数学模型, 采用均匀化理论对该流动数学模型进行了尺度升级, 推导得到了高速通道压裂裂缝的渗透率, 揭示了其高导流能力的形成机理; 并以此为基础, 分析了不同支撑剂簇团形状、大小以及分布方式等因素对其导流能力的影响, 可为高速通道压裂工艺参数设计与优化提供基础.