纳米孔隙内混合气体流动特性的分子动力学模拟

纳米孔隙内气体流动的理论预测对气体微流控器件的设计和制造具有重要的理论指导作用,文章采用分子动力学方法研究了氮气、氧气和二氧化碳混合气体在平行壁纳米孔隙内的剪切流动特性和边界滑移特性.研究结果表明:随着加入二氧化碳比例的不断增加,混合气体滑移速度不断增大,并且当二氧化碳的比例低于20%时,混合气体流动速度沿孔隙宽度方向呈线性分布;而当比例达到40%后,其速度轮廓将呈现非线性趋势.当二氧化碳所占比例为20%时,随着孔隙宽度的增加,混合气体的整体边界滑移随之减小.探究了混合气体密度和气-固耦合强度对混合气体流动及边界滑移的影响机理.发现随着混合气体密度的减小,气流边界滑移增大;随着气-固界面耦合强度的增强,边界气体分子易被吸附而出现黏滑运动,气体分子在边界处的积聚现象增强,剪切应变率增大,边界滑移减小.      

两性pH敏感凝胶瞬态溶胀问题的基本方程和数值解

聚电解质两性凝胶的侧链有可电离的酸性和碱性基团,因其能对所处溶液环境的pH值产生响应,又可称作两性pH敏感凝胶．两性pH敏感凝胶属于超弹性材料,其变形问题涉及力学-化学耦合．同时,由于凝胶的变形伴随着溶剂分子的迁移,导致变形不能瞬间完成,故应研究两性pH敏感凝胶变形发展的全过程．由于其实用价值高,研究难度大,两性pH敏感凝胶的瞬态溶胀问题近年来引起了国内外众多研究人员的关注．本文以非线性连续介质力学理论和孔隙弹性理论为基础,结合电离平衡、唐南平衡等条件,获得了能描述两性pH敏感凝胶材料在外界激励下形变发展全过程的基本方程,探究了外加载荷、溶液pH值、盐溶液浓度等因素对两性pH敏感凝胶瞬态溶胀的影响,所得结果对该材料的应用有一定参考价值．     

高瓦斯煤层冲击地压发生条件与影响因素

针对高瓦斯煤层冲击地压问题,用解析方法得到冲击地压发生条件,分析了主要影响因素对满足冲击地压发生条件的临界塑性区半径和临界应力的影响规律.结合五龙矿开采实际情况对影响高瓦斯煤层冲击地压的煤的模量比、煤层瓦斯孔隙压力、支护应力和内摩擦角4个因素做了对比分析.研究发现:高瓦斯煤层在巷道掘进面附近由于存在开挖面空间效应,掘进面前方尚未开挖的煤体对巷道变形起到了限制作用,减少了冲击地压的发生,随着掘进面向前推进,后方一定距离范围内的巷道支护应力增大.随着瓦斯解吸渗流的进行,巷道壁处孔隙压力降低,巷道冲击地压危险性明显提高,此时提高支护应力,冲击危险性有所降低.高瓦斯煤层巷道发生冲击地压的临界塑性区半径和临界应力随模量比、瓦斯孔隙压力的增大而快速减小,随支护应力的增大而增大,临界塑性区半径随内摩擦角的增大而增大,临界应力与内摩擦角不是单调函数关系,存在一个极小值点,当内摩擦角小于此极小值时,临界应力随内摩擦角增大而减小;当内摩擦角大于此极小值时,临界应力随内摩擦角增大而增大.     

超临界CO_2作用下煤体膨胀变形规律试验研究

为解决采用应变片对超临界CO_2作用下煤体膨胀变形进行点测量时,试验结果离散性大、超临界CO_2作用导致应变片易脱离破损等问题,自主研发了具有施加热流力载荷功能的膨胀体积应变测量装置,对不同温度、压力的超临界CO_2作用下,煤体膨胀体积变形规律进行研究。结果表明:煤体膨胀体积应变随超临界CO_2作用时间增加呈现先增大后趋于稳定的变化规律;当孔隙压力不变时,膨胀体积应变随超临界温度的升高而增加,温度越高,达到稳定膨胀变形所需时间越长;当温度不变时,随着超临界孔隙压力增加,膨胀体积应变也随之增大,但达到稳定膨胀变形所需时间随孔隙压力的升高呈先增加后减少的趋势;超临界CO_2作用下,煤体体积应变随温度和孔隙压力均呈"S型"Logistic函数规律变化;膨胀体积应变对超临界温度和孔隙压力的变化率具有分区性,其变化率大小排序依次为:近临界区跨临界区高临界区。     

地铁吸声材料的吸声性能和流阻测定

制备了以陶粒为骨料的多孔状地铁吸声材料.研究不同的陶粒粒径及级配,水灰比,水泥掺量以及掺和料对材料吸声性能和流阻的影响.结果显示:提高小陶粒的掺量,减小水灰比,减少水泥用量以及掺入一定的掺和料(膨胀珍珠岩,硅灰)对提高材料的吸声性能是有利的.材料的流阻不是越大越好,获得最佳吸声性能和强度的材料时,有一个最佳流阻值,为1,475 Pa·S/m3.该样品的组成为25;水泥(质量分数,下同),75;大尺寸(2.4～4.8 mm)陶粒,外加4.2 g减水剂,水灰质量比为0.3,外掺膨胀珍珠岩占骨料的5;,硅灰占水泥的12;.     

波在双孔隙与单孔隙介质界面上的反射与透射

基于Biot理论和双重孔隙介质理论研究了弹性波在双重孔隙介质与流体饱和单一孔隙介质 界面的反射和透射问题,在界面上假定裂缝孔隙流体相对于固体骨架的位移为零,推导了反 射系数和透射系数的计算公式,数值讨论了反射系数和透射系数随入射角和频率的变化关 系. 同时,讨论了双重孔隙介质中3种压缩波(P-1, P-2和P-3波)和一种剪切波(S波) 的频散和衰减特性.     

基于模拟退火算法的数字岩心建模方法

简要介绍了模拟退火算法,给出了用于建立数字岩心的三个重要参考函数:孔隙度、两点概率函数和线性路径函数.详细阐述了基于模拟退火算法建立数字岩心的理论方法,介绍了算法中重要参数的设置方法,包括初始温度、降温条件、降温方案及运行终止条件.通过实例运算验证了上述理论的适用性,研究表明:模拟退火算法可以有效降低系统能量,在局部范围内能明显体现孔隙空间特征;由于受到输入建模资料所含信息量的限制,所生成的数字岩心孔隙分布较凌乱,整体连通性差,因而期待新的建模参考函数的开发.     

降水预压软基处理技术中孔隙水压力效应研究

降水预压是通过降低地下水位而加固软土地基的一种软基处理技术。这项处理技术的中孔压变化与堆载预压的孔压变化有所不同, 它是在通过降水减小静水压力增大有效正应力, 从而使土体固结沉降。通过上海浦东某工程降水预压试验的孔压测试, 本文分析了降水预压加固软土地基原理及孔隙水压力效应。     

多孔介质有效应力原理研究

提出了基于多孔介质的一种新的有效应力原理,据此,当饱和土加载后,孔隙度的变化与孔孙水压力之间的关系是非线性的,它们之间的变化关系同样取决于初始孔隙度以及初始孔隙水压力。     

CaO高温分离CO2过程的数值模拟

钙基吸收剂煅烧-碳酸化循环法(CCRs)是一种新兴的分离燃煤锅炉尾部烟气中CO2的方法.CaO与CO2碳酸化反应对于CCRs法的应用起着非常重要的作用.本文采用随机孔隙模型(RPM)对CaO与CO2碳酸化反应过程进行了研究,结果表明,适当提高CaO与CO2碳酸化反应的温度和系统压力,增加CaO吸收剂的初始孔隙率、优化CaO的初始比表面积等措施能够有效提高CaO碳酸化转化率和对CO2的吸收容量.