井下光纤微地震监测系统设计及应用

为满足油气开发中微地震监测的需求,基于时分复用方案设计了一种新型井下3分量光纤微地震监测系统.结合室内测试,该系统本底噪声小于?101 dB,动态范围大于120 dB,级间串扰小于?67 dB,满足微地震信号探测的需求.该系统已成功应用于新疆油田水力压裂微地震现场探测.监测结果表明:该系统可清晰捕捉微地震的P波、S波信...     

UHPFRC圆盘动态劈裂试验及基于μXCT图像的破坏机理研究

采用分离式霍普金森压杆对钢纤维体积分数为0～3%的超高性能纤维增强混凝土（ultra high performance fibre reinforced concrete, UHPFRC）圆盘试件进行应变率为1.72～7.42 s-1的动态劈裂试验,使用高速摄像机结合数字图像相关（digital image correlation, DIC）法获得试件表面裂缝扩展全过程图像和应变演化过程,并对冲击前后试件进行微观X射线计算断层扫描（micro X-ray computed tomography,μXCT）,获得分辨率为56.7μm的三维内部图像,并进行统计和破坏机理分析。结果表明：(1)相比无纤维试件,掺入1%～3%的钢纤维,静、动劈裂强度分别提高84%～131%和47%～87%,动劈裂强度增强因子（即动静强度比值）为1.07～1.72;(2) DIC应变图像分析表明,无纤维试件裂缝集中、破坏快、能耗低;含纤维试件裂缝弥散程度大、能耗高、延性好,且随着纤维含量的提高而提升;(3)μXCT图像分析表明,试件中钢纤维体积分数为1.04%～2.47%,与设计基本一致,孔洞体积分数为0.98%...     

绕丝交混模型对钠冷快堆组件子通道分析的影响

钠冷快堆燃料棒表面缠绕的绕丝能够强化通道间的冷却剂横向流动，降低组件盒内温度分布的不均匀性，提升反应堆安全性。现有的子通道程序通过采用不同类型的绕丝交混模型，模拟了绕丝对组件盒内各类参数计算结果的影响。为了研究不同绕丝交混模型对钠冷快堆组件盒内流动与传热模拟的影响，基于Mikityuk对流传热模型以及Cheng-Todreas流动压降模型，分别采用强迫横流模型以及带绕丝湍流交混模型建立了子通道分析方法，并与美国ORNL开展的FFM-2A实验数据以及其他子通道程序针对该实验的分析结果进行了对比验证。结果表明在低流量条件下两种模型均能较好模拟带绕丝组件的流动与传热情况；在高流量条件下使用强迫横流模型分析结果与实验符合较好，使用带绕丝湍流交混模型的分析结果高估了靠近中心通道的出口冷却剂温度。     

海底矿石颗粒水力采集运动特性研究

近年来，深海采矿技术及装备的研发引起了众多学者的重视。因对水力采集方式中矿石颗粒附近旋涡流场的认识不够，导致颗粒采集效率低。本文采用欧拉–拉格朗日固液两相计算方法，结合重叠网格方法，对球形矿石颗粒在垂直管道抽吸作用下的启动特性开展数值模拟研究，分析了尾流和涡结构随颗粒运动的变化规律，得出颗粒直径为40 mm，集矿高度为0.07 m的典型集矿工况下颗粒启动的临界速度和临界提升力。本文发现颗粒进入采集口后，颗粒的阻力系数C_d和颗粒雷诺数Re_p达到峰值，随后趋于平稳。颗粒尾流和旋涡随采集逐渐演化发展，且颗粒所受垂直力在平均值附近呈现出振荡特性是由颗粒尾涡的分离点靠近圆球顶部导致。研究结果可为水力集矿系统的设计提供参考。     

Numerical Simulation of Hydraulic Fractures Intersecting Natural Fractures in Shale With Plastic Deformation北大核心CSCD

The plastic deformation and numerous natural joints of shale pose a great challenge for the predic⁃ tion of the hydraulic fracture geometry extension. Based on the finite element method, a fully coupled numeri⁃ cal model for elastoplastic hydraulic fractures was established with natural fractures and bedding planes consid⁃ ered. The numerical model was validated with the KGD analytical solution and Blanton’s curve. The numerical results show that, compared with the numerical model solution of linear elasticity, the hydraulic fractures are prone to enter the natural weak interface due to the rock plastic deformation. The rock plastic deformation area mainly lies in the reservoir layer during the fracture propagation. In the case of rock ductile damage, the hy⁃ draulic fracture is more likely to penetrate the bedding plane. Hydraulic fractures can directly penetrate natural fractures and bedding planes at high injection rates due to large driving forces. The study provides new insights in terms of hydraulic fracture extension in elastoplastic formations. © 2023 Editorial Office of Applied Mathematics and Mechanics. All rights reserved.