增强型地热系统采热的分形分叉网络模型

增强型地热系统(EGS)旨在经济开采地下3~10 km区域干热岩蕴含的热能,并用于地面发电。EGS经济性与其采热性能直接关联,人工热储内热交换过程是需要重点研究的内容。热储内裂隙形貌及分布对采热过程有重大影响。基于热储裂隙开度和长度的分形特征,本文建立起EGS分形分叉网络模型,推导出EGS采热速率表达式。分析发现泵功、裂隙最大开度、扭曲率分形维数、裂隙开度分布分形维数、裂隙分叉网络级数及裂隙长度都是影响EGS采热速率的重要因素。     

核心素养培养导向下的任务驱动式教学探讨——以“杠杆”教学为例

培养学生核心素养成为新课程改革的重心.物理学是以实验为基础的学科,在教学中围绕学生创设活动情境对其核心素养的培养必不可少.在核心素养视域下,以培养学生全方位发展为目标,以相关实验活动为载体,以“杠杆”为例展开教学设计研讨.设计任务活动,驱动教学完成;创设生活情境,建构物理观念;学生交流讨论,增强科学思维;师生实验协作,激发科学探究;融合科技历程,培养科学精神.     

热储周围岩石热补偿对增强型地热系统采热过程的影响

采用自行开发的增强型地热系统(EGS)地下热流动过程三维动态模拟软件,模拟不同地质条件下EGS的长期运行过程,分析热储周围岩体的热补偿对产热温度以及热储内岩石、流体温度演化的影响.该数值模型视热储为等效多孔介质,采用两个能量方程分别描述流体和岩石的温度场,深入探究岩石与循环流体之间的换热过程.研究发现,热储周围岩体的热补偿作用与热储内流场形态强烈相关,且并不总是提高EGS的生产温度.在深度方向上有较大的优势流动的热储中,热补偿作用在EGS运行早期甚至会降低采出流体的温度.随着EGS的运行,热储温度持续降低,热补偿将对热能开采的影响将逐渐转向正面,对生产流体温度的提高效果增强.     

增强型地热系统地下渗流场的模拟分析

采用自行开发的数值模型,模拟分析循环流体在双井增强型地热系统(EGS)地下热储中的渗流过程,系统分析不同水力渗透条件热储中流场形态的变化规律.结果表明,重力作用和流体动静压转换造成的"基础压差"与循环流体在地下裂隙岩体中的沿程阻力之间的相对大小是决定热储中流场分布形态的重要因素,而循环流量大小对热储内渗流场形态影响非常有限.基于此,我们提出水平井和多井环绕布局两种抑制流体短路的方案,为EGS的建设提供理论指导.     

Capillary Rise in a Single Tortuous Capillary

The impact of convolutedness of capillary on the capillary rise of wetting liquid in a single tortuous capillary is studied. By introducing tortuosity and fractal dimension for a tortuous capillary, analytical expression for time evolution of the height/weight of capillary rise is obtained. It is found that the accumulated weight of liquid imbibed into a single tortuous capillary is independent of the shape of a capillary in the early rising stage.     

A Model for the Contact Angle of Liquid Droplets on Rough Surfaces

Up to now, measured results of the contact angle on rough surfaces have been explained usually based on the Wenzel equation （1936） and the Cassie-Baxter equation （1944）. However, these equations do not take into account considerations of liquid wetting behaviors on rough surfaces, and this leads to poor understanding of the mechanisms of contact between liquid droplets and rough surfaces （e.g. contact angle hysteresis）. We propose a new model for the contact angle of liquid droplets. By means of the present model, we can well understand the evperimental data which could not be well explained by the Wenzel equation and the Cassie-Baxter equation.