低渗透油藏爆炸压裂产能分析及压裂改造区域优化设计

基于爆炸压裂裂缝分布规律,提出爆炸压裂缝网双重介质复合流动产能模型,应用Laplace变换Stehfest数值反演,得到了定压条件下封闭外边界低渗透油藏爆炸压裂生产井产能表达式。在模型正确性验证的基础上结合某低渗透油藏储层特征参数研究了爆炸压裂改造区域参数对封闭边界油藏产量的影响,同时对爆炸压裂改造改造体积优化设计进行了研究。研究结果表明,爆炸压裂改造区域半径主要影响生产中期产能,改造区域渗透率对生产早期和中期影响比较大,且对于实例油藏爆炸压裂改造比为0.1时效果最好。     

不同耦合介质爆破爆炸能量传递效率研究

不耦合装药爆破可有效降低孔壁峰值压力,改善爆破效果。针对不同耦合介质爆破时爆炸能量的传递问题,考虑岩体应变率效应,理论分析了爆炸作用下岩体变形及破坏特征,得到不同耦合介质爆破时理论爆炸能量的传递效率,并结合数值模拟研究了岩体性质、炸药类别及不耦合装药系数对不同耦合介质爆破时爆炸能量传递效率差异的影响。研究结果表明,爆炸能量传递效率与耦合介质相关,装药结构相同时,水耦合爆破比空气耦合爆破爆炸能量传递效率高;不同耦合介质爆破爆炸能量传递效率的差异受爆破岩体、炸药性质及不耦合装药系数等因素影响;装药系数相同耦合介质不同的爆破,岩体强度越高,不同耦合介质爆炸能量传递效率差别越大;岩体性质相同时,不同耦合介质爆破间能量传递效率差异随不耦合装药系数的增大而增大,对于乳化炸药在粉砂岩中的爆破,不耦合装药系数由1.28增至3.44时,水耦合爆破传递入周围岩体的能量由空气耦合爆破的1.45倍增至6.52倍。研究结果可对优化爆破设计、改善爆炸能量分布提供参考。     

爆炸复合中起爆区不定常段的确定

对2岩石炸药的定常爆轰形成过程进行了实验研究;对起爆端稀疏波效应进行了计算。实验结果表明,距起爆端约10倍装药厚度以内为不定常爆轰区。距离起爆端小于5倍装药厚度时,飞板速度及碰撞角增幅较大,5～10倍装药厚度,两者增幅趋缓,10倍装药厚度以后,爆速、飞板速度及碰撞角逐步进入定常状态。飞板碰撞角的工程计算与实验结果的一致性较好。     

爆炸载荷下非透明介质断裂的焦散线实验方法

首次把焦散线实验方法应用于非透明介质在爆炸载荷作用下的断裂问题的研究.在采用DDGS-Ⅱ型多火花式高速摄影和反射式焦散线光路系统基础上,改进了镜面移植的试件加工方法,实现了较大面积的镜面移植;设计了可多角度调节的爆炸加载架,引进切槽控制爆破技术,满足了爆生裂纹穿过镜面区的要求和摄影记录测量要求.并应用该实验方法,进行了两种非透明介质(人造石和PVC)爆炸致裂的焦散线实验,得到爆生裂纹在人造石和PVC试件扩展过程中不同时刻的焦散线照片,分析了人造石试件中爆生裂纹的运动学和力学行为特征.爆炸加载反射式焦散线实验方法拓展了焦散线实验的应用范畴,为研究非透明介质的爆炸动态断裂问题提供了方法.     

土中爆炸成腔问题中确定炸点状态的一种计算反求方法

提出了一种通过给定的土中爆炸成腔毁伤效应确定炸点状态的计算反求方法。该方法将确定炸点状态的反问题转化为求解爆炸毁伤效应的计算值与给定值误差函数最小的优化问题。在反求过程中,采用基于误差减小比率技术的多项式近似模型代替土中爆炸数值分析模型,以便提高反求效率。采用Tikhonov正则化方法克服反求过程中出现的病态问题。在此基础上,引入信赖域管理策略判断当前近似模型与实际模型的逼近程度,以确定最优的反求向量。炸点状态反求结果与实验结果的对比分析表明,该方法能够有效且稳定地通过给定的毁伤效应实现炸点状态的反求,这可为炸点状态的设计提供参考。     

长短桩组合型复合地基优化设计方法研究

在软土地基上建造建(构)筑物需要进行地基处理,复合地基是一种行之有效的地基处理方式。工程上一般对地基浅层土的承载力要求较高,而深层只需满足下卧层强度要求即可。长短桩复合地基可做到浅层置换率高,深部置换率低,这样就合理地满足了软弱地基不同深度对承载力的要求。同时长短桩复合地基浅部置换率高,加固区复合地基模量大,深部置换率低,复合地基模量较低,正好适应浅部附加应力大,深部附加应力小的应力场,这样对减少软弱地基总沉降有利。本文探讨了长短桩复合地基优化设计方法,提出了长短桩复合地基优化设计数学模型,并利用复合形法求解优化设计数学模型,同时给出了优化设计计算算例,计算结果表明,此优化设计方法不仅可有效地保证长短桩复合地基设计方案技术上可靠,还可获得最佳的经济效益。     

混凝土介质中空气间隔装药的爆破机理

基于LS-DYNA非线性有限元程序,采用JHC混凝土损伤演化模型,研究了不同装药结构及不同 空气比情况下炮孔近区混凝土损伤的破坏机理。3种装药结构计算结果表明:随着空气比的增加,破坏方式 由压剪破坏转变为拉伸破坏,不同的空气比可应用于不同的爆破目的;对于梯段爆破,空气层位于上部的装药 结构爆炸能量利用率最好,当空气比为40%时,炮孔中部混凝土单元破坏方式由压剪转为拉伸破坏,表明存 在一个合理的空气比,可以提高爆炸能量利用率;对于预裂、光面爆破,空气层位于中部的装药结构爆破效果 最优;起爆方式对梯段爆破效果的影响要比预裂和光面爆破效果明显。     

爆轰计算JWL状态方程参数的不确定度

针对爆轰计算JWL状态方程参数,开展不确定度量化研究。首先从JWL状态方程性质出发,结合数学、物理分析确定JWL状态方程中主要参数R1 的概率分布范围,然后利用非嵌入多项式混沌展开方法对PBX9404炸药驱动飞层外界面速度进行了不确定度量化分析。给出的分析方法与分析流程对爆轰计算及其他工程数值模拟不确定度量化有一定参考作用。     

混合不确定度量化方法及其在计算流体动力学迎风格式中的应用

针对流体力学数值求解间断问题时,初始状态含有偶然和认知混合型的不确定性,将认知不确定度作为外层,偶然不确定度作为内层,分别使用非嵌入多项式混沌方法(non-intrusive polynomial chaos,NIPC)和概率盒(P-box)理论处理偶然不确定度和认知不确定度,发展了流体力学数值求解过程中,初始状态含有混合不确定度传播量化的一种方法。以迎风格式和黎曼解法器求解Sod问题为例,评估了左状态密度(偶然不确定度)和理想气体多方指数(认知不确定度)对模型输出结果的影响,有效验证了该方法的可行性。     

修正的虚拟介质方法用于水下爆炸冲击薄板的模拟

近期发展的修正的虚拟介质方法(MGFM)已经成功应用于求解多介质流动问题.本文研究了近体水下爆炸中强激波对薄板冲击的演变及薄板的动力响应过程.为了真实地考虑不同介质在界面处的非线性相互作用,本文将MGFM推广应用于处理流体与弹性薄板的相互作用.研究发现尽管流体和薄板结构的模拟基于各自不同的求解方法,但是用修正的虚拟介质...     

Development and assessment of an intrusive polynomial chaos expansion-based continuous adjoint method for shape optimization under uncertainties

This article contributes to the development of methods for shape optimization under uncertainties, associated with the flow conditions, based on intrusive Polynomial Chaos Expansion (iPCE) and continuous adjoint. The iPCE to the Navier–Stokes equations for laminar flows of incompressible fluids is developed to compute statistical moments of the Quantity of Interest which are, then, compared with those obtained through the Monte Carlo method. The optimization is carried out using a continuous adjoint-enabled, gradient-based loop. Two different formulations for the continuous adjoint to the iPCE PDEs are derived, programmed, and verified. Intrusive PCE methods for the computation of the statistical moments require mathematical development, derivation of a new system of governing equations and their numerical solution. The development is presented for a chaos order of two and two uncertain variables and can be used as a guide to those willing to extend this development to a different set of uncertain variables or chaos order. The developed method and software, programmed in OpenFOAM, is applied to two optimization problems pertaining to the flow around isolated airfoils with uncertain farfield conditions.     

Integration of uniform design and quantum-behaved particle swarm optimization to the robust design for a railway vehicle suspension system under different wheel conicities and wheel rolling radii

This paper proposes a systematic method, inte-grating the uniform design(UD)of experiments and quantum-behaved particle swarm optimization(QPSO),to solve the problem of a robust design for a railway vehicle suspension system. Based on the new nonlinear creep model derived from combining Hertz contact theory, Kalker's linear the-ory and a heuristic nonlinear creep model,the modeling and dynamic analysis of a 24 degree-of-freedom railway vehi-cle system were investigated.The Lyapunov indirect method was used to examine the effects of suspension parameters, wheel conicities and wheel rolling radii on critical hunting speeds.Generally,the critical hunting speeds of a vehicle sys-tem resulting from worn wheels with different wheel rolling radii are lower than those of a vehicle system having origi-nal wheels without different wheel rolling radii.Because of worn wheels, the critical hunting speed of a running rail-way vehicle substantially declines over the long term. For safety reasons,it is necessary to design the suspension sys-tem parameters to increase the robustness of the system and decrease the sensitive of wheel noises.By applying UD and QPSO,the nominal-the-best signal-to-noise ratio of the sys-tem was increased from?48.17 to?34.05 dB.The rate of improvement was 29.31%.This study has demonstrated that the integration of UD and QPSO can successfully reveal the optimal solution of suspension parameters for solving the robust design problem of a railway vehicle suspension sys-tem.