页岩气开采中的若干力学前沿问题

页岩气的开采涉及破裂和收集输运两个关键过程.如何实现2000,m以下、复杂地应力作用下、多相复杂介质组分的页岩层内网状裂纹的形成,同时将孔洞、缝隙中的游离、吸附气体进行高效收集,涉及到诸多的核心力学问题.这一工程过程涵盖了力学前沿研究的诸多领域:介质和裂纹从纳米尺度到千米尺度的空间跨越,游离、吸附气体输运过程中微秒以下的时间尺度事件到历经数年开采的时间尺度跨越,不同尺度上流体固体的相互作用,以及压裂过程中通过监测信息反演内部破坏状态等.针对近年来我们国家页岩气勘探开发工作所取得的成就及后续发展中面临的前沿力学问题,在综合介绍页岩气藏的基本特征和开发技术的基础上,以页岩气开采中的若干力学前沿问题为主线,从页岩力学性质及其表征方法、页岩气藏实验模拟技术、页岩气微观流动机制及流固耦合特征、水力压裂过程数值模拟方法、水力压裂过程微地震监测技术、高效环保的无水压裂技术等6个方面的最新研究进展进行了总结和展望,结合页岩气藏开发的工程实践, 深入探究了其中力学关键问题,以期对从事页岩气领域的开发和研究的从业人员提供理论基础, 同时,该方面的内容对力学学科、尤其是岩土力学领域的科研工作也具有重要指导价值.      

2-硫代丁基-5-巯基-1，3，4-噻二唑Ag[I]修饰的钼硅酸盐纳米颗粒的制备及摩擦性能

以合成的2-硫代丁基-5-巯基-1,3,4-噻二唑为配体,在醇-水体系中制备了Keggin结构钼硅杂多阴离子有机衍生物的纳米颗粒,以透射电子显微镜、扫描电子显微镜、傅立叶变换红外光谱仪、热分析仪等测试手段对此纳米颗粒的形貌、组成和结构进行了表征,并在机械式四球长时抗磨损试验机上考察了其摩擦学性能．分散型实验结果表明化合物在有机溶剂中分散性能良好,红外光谱表明所合成的纳米颗粒具有杂多酸Keggin骨架结构无机核,透射电镜分析表明颗粒平均粒径约为10nm,热分析娃示分解温度范围为200～300℃．作为新型纳米润滑油添加剂,在最佳添加质量分数为0．05％,负荷300N,摩擦时间30min,转速1450r／min的条件下,与空白相比磨斑直径减小27．9％,摩擦系数减小15．3％．     

复迭代映射z_(n 1)= c的 广义Mandelbrot集研究

研究了复迭代映射ｚ（ｎ＋１）＝／ｚｎｍ＋ｃ的广义Ｍａｎｄｅｌｂｒｏｔ集,指出其关于实轴是对称的,并且具有ｍ＋１次的旋转对称性,得出周期轨道的稳定性条件及一周期轨道的稳定区域的边界方程．利用逃逸时间算法和周期点查找的算法构造Ｍａｎｄｅｌｂｒｏｔ集,可以更清楚地了解Ｍａｎｄｅｌｂｒｏｔ集的结构．     

物理核心素养视域下的物理价值探析

全面准确地认识物理价值,有利于教师基于物理核心素养开展教学活动,有助于学生对物理价值的认同.从“物理思想、物理思维、物理方法、物理精神”四个维度对物理价值进行分析,以期进一步明晰物理核心素养的养成标志在于对物理价值的自我认同.     

P-thiocresol 吸附在银纳米粒子表面系统的表面增强拉曼散射和表面增强共振拉曼散射的增强研究

文中从实验和计算两方面报道了在514.5 nm激发光下P-Thiocresol吸附在银胶表面系统的表面增强拉曼散射(SERS).文中分析了它的增强机制,发现增强主要来自于电磁场增强.如果考虑距离为2nm的两个银纳米粒子的耦舍效应,两粒子之间的SERS的电磁场增强为7.16 × 107.静态化学增强亦起到部分增强作用,它的增强倍数为6.所以,总的SERS增强,包括静态化学增强和电磁场增强,是Gtotal=Gsc ×GEM=4.4×108.我们也理论地研究了此系统的表面增强共振拉曼散射(SERRS).当激发光与P-Thiocresol-Ag3系统的激发态共振时,电荷转移机制(化学增强)也将起到重要作用,最强的增强可迭106.我们使用电荷密度将激发光下p-Thlocresol和Ag团簇问的电荷转移结果可视化,这是电荷转移的直接理论证据.对于SERRS增强,包括电荷转移和电磁场增强机制,能达到1013.     

Pb-Mg-Al合金腐蚀机理的电子理论研究

为了了解Pb-Mg-Al合金腐蚀的物理本质, 本文采用基于第一性原理的赝势平面波方法系统地计算了Pb-Mg-Al合金中各物相的结合能、费米能级和局域态密度等电子结构参数, 分析了合金的电化学腐蚀机理. 计算结果表明：Pb-Mg-Al合金中各主要组成物相稳定性大小关系为 Mg₁₇Al₁₂>Mg₂Pb>Mg;Mg,Mg₂Pb和Mg₁₇Al₁₂的费米能级存在E_f(Mg)>E_f(Mg₂Pb)>E_f(Mg₁₇Al₁₂)的关系, 说明Mg最容易失去电子, Mg₂Pb次之, Mg₁₇Al₁₂最难;局域态密度表明, 在同样的外界条件下, 体系中Mg相和Mg₂Pb相对于Mg₁₇Al₁₂均处于不稳定的状态, 容易失去电子, 即容易发生腐蚀. Pb-Mg-Al合金体系中不同物相的费米能级差构成了电化学腐蚀的电动势, 导致电子从费米能级高的Mg相和Mg₂Pb相流向费米能级低的Mg₁₇Al₁₂相, 使Pb-Mg-Al合金发生腐蚀.     

可变增益放大器在脉冲振幅调制式藻类光合活性荧光测量中的应用

微弱信号探测中信号幅度很宽会导致幅度小的信号分辨率低,结合脉冲振幅调制叶绿素光合活性荧光仪中不同强度光源激发下光电倍增管光电流响应,采用多路选择开关D5201G芯片选择I/V转换电路中不同阻值的反馈电阻实现了对输入信号可变增益放大.0～118mV以下输入信号的理论增益值最高可达28.25 dB,同时输入信号的电压幅值最...     

新型混合工质共沸点的判定与预测

随着新型混合工质的不断提出,建立准确判定和预测混合工质共沸点的方法具有重要价值.本文在分析共沸点形成条件的基础上,针对多种含氢氟烃混合体系,使用气液相平衡预测模型建立了共沸点计算方法,判断了多种混合体系是否共沸,对于共沸体系预测了其共沸点,并与相关文献值进行了比较,结果表明本文方法具有广泛的适用性和良好的预测精度.     

幂律流体Wilhelmy吊片法动态湿润的理论与实验研究

幂律流体的黏度由于会随着剪切应变的变化而变化,其动态湿润机理比牛顿流体更加复杂。本文通过简化的二维吊片法模型,采用楔形区假设和黏性耗散理论建立了适用于幂律流体中剪切稀化流体吊片法湿润的表面张力驱动力和黏性滞动力动态平衡条件下的理论公式,并进行实验.通过对比,发现二维吊片法的理论公式与实验数据符合良好,并计算出楔形区截断长度的大致量级;分析了圆形三相接触线下该公式适用性较差的原因,定性解释了三相接触线形状对幂律型非牛顿流体湿润的影响.     

Ge基二维正方晶格光子晶体带隙优化设计

采用平面波展开法模拟二维光子晶体在E极化和H极化下的能带结构,研究Ge基二维正方晶格光子晶体的填充比以及晶格排列结构对最大禁带宽度的影响。结果表明：在空气背景材料中填充Ge柱的介质柱结构中,可产生TE、TM带隙,且各方向完全带隙出现在r/a=0.19~0.47范围内,最大完全帯隙禁带宽度可以达到0.064（归一化频率）;在选取Ge为背景材料的空气孔型结构中,同样可产生TE、TM带隙,且各方向完全带隙出现在r/a=0.46~0.49范围内,最大完全帯隙禁带宽度可以达到0.051（归一化频率）。同时,不论在介质柱型还是空气孔型结构中,带隙宽度都随着r/a的增大呈先增大后减小的趋势。