离子浓度及表面结构对岩石孔隙内水流动特性的影响

酸性环境引发的岩石孔隙表面溶解增加了孔隙内水溶液的盐离子浓度,破坏了孔隙的表面结构.本文采用分子动力学模拟的方法研究了纳米级岩石孔隙内水溶液的流动特性,分析了盐离子浓度和孔隙表面结构对水流速度分布的影响及原因.研究结果表明:纳米级岩石孔隙内的水溶液流动符合泊肃叶流动特性,流速呈"抛物线"分布;随盐离子浓度增加,水溶液内部氢键网络变得更为致密,水黏度随其呈线性增长;水溶液中离子浓度越大,孔隙表面对水流动的阻力越大,最大流速越小,速度分布的"抛物线"曲率半径越大;岩石孔隙表面结构的破坏改变了流动表面的粗糙程度,增加了孔隙表面对H2O分子的吸引力.随表面结构破坏程度的增大,水溶液在近壁区域的密度增大,流速降低;当表面破坏程度达到50%时,水溶液在近壁区域出现了明显的负边界滑移现象.     

聚丙烯腈基碳纤维及其原丝中的微孔尺寸分布

利用二维小角X射线散射技术(SAXS)研究了聚丙烯腈基碳纤维及其原丝的微孔结构。结合逐级切线法、对数正态分布及麦克斯韦分布函数对2类实验样品内部微孔的尺寸分布进行了分析。结果表明,2类样品中的孔结构具有显著差别,原丝微孔在4~8 nm范围内分布比较集中,碳纤维中微孔的分布区域则移向1.3~1.8 nm。散射数据显示出明显的分形特征,碳纤维与其原丝的孔分形维数分别为1.33和1.55,表明原丝中具有较大的孔隙缺陷。相对于原丝,碳纤维微孔尺寸分布走向均匀和集中,前者则表现出比后者更宽的尺寸分布。就拟合方法而言,逐级切线法的解析手段容易引入误差,低角区的纤维表面散射和高角区的噪音容易对其结果造成影响。正态分布得到了比较窄的尺寸分布,但对于低尺寸区域孔隙的拟合不理想。麦氏分布在一定程度上弥补了以上不足,能够较好地拟合两类纤维样品中微孔的分布状况。     

基于氮气吸附-核磁共振分析的煤气化细渣孔隙结构特征

本研究以宁夏地区煤气化细渣为研究对象,通过低温氮气吸附-脱附、扫描电镜以及低场核磁共振对不同粒度级产品孔隙结构进行了表征与分析。孔隙形态以裂缝形为主,各粒级产品BET比表面积较大,为125.78-589.78 m²/g,扫描电镜分析表明,BJH孔径与实际相差较大,仅以低温氮气吸附法分析孔隙结构具有一定的局限性。低场核磁共振法表明,各粒度级产品孔径均含有微孔、过渡孔、中孔和大孔,总孔隙度均在27%左右,以中孔、大孔为主,微孔次之,过渡孔较少。该种孔隙结构表明煤气化细渣不同粒度级产品均具有一定的吸附性能,但中大孔为水分的主要储存空间,导致脱水困难。     

非均质多孔介质内CO2水合物生成特性研究

利用水合物法封存CO₂是当前具有应用前景的技术,其在非均质储层内生成过程的孔隙竞争特性的相关研究尚不清晰。低场核磁共振仪(NMR)被用来分析CO₂水合物生成过程中的流体相分布,三种尺寸直径的玻璃砂分层填装(小粒径BZ01、中粒径BZ02和大粒径BZ06)作为多孔介质。诱导阶段后固相水合物在较大的孔隙中生成,T₂谱图向左移动。不同砂层对应最终水转化率为77.5%、82.1%和89.3%。结果可为非均质海洋储层中水合物法封存CO₂提供选址依据。     

二维晶体MXene在气体吸附/转化领域的应用

MXene是一种新型的二维过渡金属碳化物或碳氮化物,化学式为Mn+1Xn,M代表过渡金属,X代表碳或者氮.这种二维材料具有二维层状堆垛结构,层与层之间有大量纳米尺度的孔隙,层间孔隙的大小非常适合于吸附气体分子.通过选择MXene的种类以及控制MXene表面的吸附官能团,可以使MXene对不同气体的吸附能力显著不同.MXene的表面具有催化活性,可以将吸附的气体转化为另一种气体.本文分析MXene在制备方面的最新进展,总结刻蚀溶液对所制备材料结构的影响;分析了MXene的独特结构导致其在气体吸附以及转化方面的优良性能,介绍了MXene在气体吸附、催化转化等方面最新的理论和实验研究成果;总结了MXene用作高性能气体吸附转化材料需要解决的主要问题.     

隔热材料的纳米成型与性能分析

经不同工艺和过程制备二氧化硅气凝胶,初步摸索出制备温度、溶剂、催化剂、反应时间最佳参数.在分析气凝胶干燥开裂的原因后,以三甲基氯硅烷(TMCS)为表面修饰剂,正己烷为干燥介质的表面改性工艺,一定程度控制了气凝胶的干燥收缩和开裂.在室温、常压下的通过不同的改性方案制备出四种不同气凝胶样品,揭示了改性条件、干燥温度对于气凝胶孔隙分布、微观结构的影响.     

处理污泥焦颗粒内部孔结构在燃烧过程中变化

在管式炉反应器中进行了1种污泥定温燃烧试验,进行了5个不同燃烬率样品的液氮静态容量法等温物理吸附试验.发现不同燃烬率的污泥样品孔分布特性相似,其孔系统可能主要是由一端封闭的不透气的孔构成;随着燃烬率的增加,比表面积、平均孔径和孔体积等参数变化不同;样品颗粒内孔表面分形维数随燃烬率的增长呈先降低再升高的趋势.     

二维孔隙裂隙双重介质逾渗规律研究

在孔隙介质逾渗理论的基础上，将另外一个非常重要的渗透通道——裂隙引入到介质的逾渗研究中，提出了更为普遍的孔隙裂隙双重介质的逾渗研究方法.通过对二维平面孔隙裂隙双重介质的数值计算，得到了孔隙裂隙双重介质三个重要参数：孔隙率，裂隙分形维数、裂隙数量分布初值与逾渗概率的关系，给出了孔隙裂隙双重介质逾渗阈值的数学表达式，揭示了孔隙裂隙双重介质的逾渗规律. 关键词： 孔隙 裂隙 双重介质 逾渗 逾渗阈值     

一种全耦合多相流分析的并行计算方法1)

研究了孔隙介质中热、水和汽流全耦合分析的并行计算方法.模型中采用了考虑毛细压力关系的修正有效应力概念,并考虑了相变和潜热传递.基本变量为位移、毛细压力、汽压和温度.并行程序是在国家高性能计算中心(北京)的曙光1000A上借助PVM(Parallel Virtual Machine)软件系统实现的,考题显示出较高的并行加速比和效率.     

关于孔隙压力系数

在提出剪缩系数概念和修正体积压缩系数概念的基础上,导出了两种轴对称应力状态和一般三向应力状态下孔隙 压力增量与主应力增量关系的理论公式,给出了这三种应力状态下孔隙压力系数的表达式,对这三种应力状态下孔隙压力系 数的关系和变化规律进行了分析,提出了孔隙压力增量与主应力增量关系表达形式的建议。