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.      

Zero—field—cooled and field—cooled magnetizations and magnetic susceptibility of itinerant ferromagnet SrRuO3

Zero-field-cooled(ZFC) magnetization,field-cooled(FC) magnetization,ac magnetic susceptibility and major hysteresis loops of itinerant ferromagnet SrRuO3 have been measured at magnetic ordering temperatures ranging from 5 to 160K.An empirical model is proposed to calculate the measured ZFC magnetization.The result indicates that the calculated ZFC magnetization compares well with the measured one.Based on the generalized Preisach model.both the ZFC and FC curves are reproduced by numerical simulations.The critical temperature and critical exponents are determined by measuring the ac magnetic susceptibility in different bias magnetic fields at temperatures in the vicinity of the point of phase transition.     

基于Talbot-Moiré法测量透镜焦距的莫尔条纹的图像处理

利用Ronchi光栅的Talbot效应和Moiré条纹测量了长焦透镜焦距,并根据焦距与莫尔条纹斜率之间的定量关系可求得透镜焦距.为获得条纹斜率,用CCD采集莫尔条纹图像后,利用数学形态学滤波方法进行图像滤波平滑等预处理,有效地增强了图像的对比度.通过二值化、细化获得单像素宽连通的条纹,通过对条纹进行标记,为条纹斜率的直线拟合计算提供了可靠的数据,采用这些数据计算的焦距的误差为0.10%.     

基于Talbot-Moiré法测量透镜焦距的CCD亚像素标定技术

利用Ronchi光栅的Talbot效应和Moiré条纹测量长焦透镜焦距,根据焦距与莫尔条纹斜率之间的定量关系可求得透镜焦距.分别采用Canny算子和形态学方法对光栅的栅线中心进行像素级定位,再用高斯曲线拟合对其进行亚像素定位.经过对标准条纹的标定,验证了该方法的条纹中心定位误差小于0.1个像素.采用光栅作为系统的自基准对CCD像素当量进行了亚像素标定,为条纹斜率和宽度的计算提供了可靠的测量基准,经过计算,采用这些数据计算的焦距误差为0.10%.     

高能氩离子辐照硅产生的缺陷研究

在室温下750MeV氩离子对本征单晶硅进行辐照,通过用正电子湮没寿命测量技术、电子顺磁共振技术以及红外光吸收方法研究了辐照产生的缺陷.结果表明:电中性双空位是辐照产生的主要空位团;在4.3×10¹⁴ions/cm²的高剂量下未见样品发生非晶化转变;虽然在离子射程末端双空位的浓度随剂量的增加而显著增大,但在以电离激发过程为主要能损方式的区域里双空位的浓度基本不变.据此可以认为,电子能损过程对辐照产生的缺陷有退人作用.     

傅里叶变换红外光谱仪中动镜系统的设计

为提升傅里叶变换红外光谱仪的整体性能,基于立体角镜与平面镜组合的光学结构,设计了一种柔性支撑机构的摆动型动镜机构.建立和分析该机构控制模型,设计了相适应的反馈控制算法.结果表明:该结构具有无摩擦、抗震性好等优点;光学结构能够很好地补偿动镜摆动造成的倾斜与横移误差,保证仪器的重复性与稳定性;通过对控制算法参量的调整,动镜机构的扫描准确度优于98.4%.在4cm-1的光谱分辨率条件下,使用该动镜机构所测得的红外光谱信噪比优于80000:1,能够满足高准确度定量分析的要求.     

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。     

基于主要成分分析的肝硬化数据处理与分析

本文利用主成分分析方法，针对66例肝硬化建立主成分分析模型，利用spss16.0求解模型。所得的结果简化了问题研究的复杂度，有助于医生的诊断。     

分子动力学模拟研究聚乳酸/聚酰胺11共混物的相容性

采用分子动力学(MD)模拟方法在COMPASS力场下,研究了不同质量比(10/90,30/70,50/50,70/30和90/10)聚乳酸(PLA)/聚酰胺11(PA11)共混物的相容性.研究结果表明:不同比例下PLA/PA11共混物的Gibbs自由能变化均大于零,其共混物很难形成均相体系;共混体系结合能的计算以及不同组分分子间C—C原子对径向分布函数的分析揭示了PLA和PA11的相互作用主要源自其分子间的范德华力;此外,模拟得到的所有比例下共混物的Flory-Huggins相互作用参数(χ)均大于临界Flory-Huggins相互作用参数(χcritical),进一步证明PLA与PA11不能形成相容体系。     

糖基亚苄基NaBH_3 CN-HCl选择性开环过程中乙酰基迁移现象的研究

用NaBH3CN HCl/Et2 O对 3 O 乙酰基 4,6 O 亚苄基 β D 吡喃半乳糖乙硫苷 (2 )进行还原开环 ,发现有乙酰基迁移至 2 位的产物生成 ;进一步的实验表明 ,室温条件下 ,NaBH3CN与 2的作用导致乙酰基的迁移