井下光纤微地震监测系统设计及应用

为满足油气开发中微地震监测的需求,基于时分复用方案设计了一种新型井下3分量光纤微地震监测系统。结合室内测试,该系统本底噪声小于−101 dB,动态范围大于120 dB,级间串扰小于−67 dB,满足微地震信号探测的需求。该系统已成功应用于新疆油田水力压裂微地震现场探测。监测结果表明:该系统可清晰捕捉微地震的P波、S波信号,较好地揭示了水力压裂微地震信号的特征信息,为微地震事件的空间定位和裂缝特征参数解释建立了良好基础。     

基于机器学习的弯管固液两相流流动特性研究

管道水力输送是工业中常见运输方式, 具有运输距离长、安全性高、运营和维护成本低、环境友好和布置灵活的优点, 当前关于管道系统内水平、倾斜和垂直管道的两相流流动特征研究较多, 而关于系统内弯曲段管道研究较少, 亟需明确该段的两相流流动机理及辨明该段的磨损机制, 并作出准确预测. 本研究首先采用欧拉−拉格朗日框架下的CFD-DEM耦合方法, 针对弯曲管道压降和磨损率, 探究了弯曲角度、弯曲半径、输入速度、颗粒直径和颗粒浓度等5个因素的影响; 并基于上述5个变量, 通过Pairwise配对法进行工况组合并进行数值模拟计算, 得到数百个可用数据; 基于此数据集, 开发了6个机器学习模型进行训练, 比较了各自模型的准确率并得到各特征对于预测结果的相对重要性. 结果表明, 弯管的压降随输入速度、颗粒浓度、颗粒直径和弯曲角度增大而增大, 与弯曲半径关系较小; 磨损率随输入速度、颗粒浓度、颗粒直径和弯曲半径的增大而增大, 随弯曲角度的增大, 在90°前先略有下降, 在90°后增大. 最佳的机器学习模型对压降和磨损率的预测准确率评估指标R²(越接近1越准确)分别在0.96和0.99左右, 具有较好的预测能力, 可用于多参数影响下的弯曲管道固液两相流水力压降及管壁磨损率的预测, 且计算发现输入速度和颗粒浓度分别是对压降和磨损率预测的影响程度最大的因素.     

基于等温吸附的页岩水分传输特征研究

研究页岩的水分传输特征至关重要,不仅有助于认识页岩的物理化学性质,而且也有助于评价页岩气的吸附扩散和流动能力.本文设计了页岩的水分传输实验装置,采用美国伍德福德和中国南方龙马溪组页岩为研究对象,开展了不同温度、不同湿度下页岩的水分传输实验,研究了页岩的水分传输特征和影响因素.结果表明,页岩的水分吸附属于II型曲线,包含着单分子层吸附、多分子层吸附和毛细凝聚的过程,GAB模型可用于描述页岩的水分吸附过程;水分吸附随着相对压力的增大而增强,有机碳含量和温度对页岩水分吸附起着增强作用,而方解石会抑制页岩的水分吸附;随着相对压力的增大,页岩的水分扩散系数呈现先增大后减小随后增加的趋势,其系数大约在8.73$times$10$^{ - 9}sim $5.95$times $10$^{ - 8 }$m$^{2}$/s之间;伍德福德页岩的等量吸附热均大于龙马溪页岩的等量吸附热,这与其页岩的成熟度有关.研究结果为认识页岩的物理化学性质和力学性能以及评价页岩气的吸附流动能力提供参考依据.      

两关节压力驱动柔性仿生机器鱼的设计与仿真

为研究设计一种柔软度高、环境适应性强的新型仿生机器鱼, 模仿鲨鱼外形及鲔科鱼类的游动姿态, 设计了一种采用液压柔性驱动结构的仿生机器鱼. 针对单关节液压驱动柔性机器鱼存在其C型摆动姿态不符合鲔科鱼类摆动规律的问题, 采用两关节液压柔性驱动模拟鱼类S型摆动, 并根据液压柔性驱动器原理设计仿生鱼的内部结构. 依据理论波动方程确定机器鱼的摆动幅值, 借助数值模拟计算施加在柔性驱动器内部的压强载荷大小, 并分析计算液压柔性驱动器的驱动效率. 应用有限元分析软件模拟仿生鱼在流体中的自主游动过程, 并将两关节机器鱼与单关节机器鱼的自主巡游过程进行对比仿真, 获得两种机器鱼在流体中自主巡游时的运动姿态、游动速度及流场情况. 结果表明, 在相同的频率与尾鳍摆幅下, 两关节柔性机器鱼的巡游平均速度为0.29 BL/s (BL为鱼体体长), 高于单关节机器鱼巡游平均速度0.15 BL/s, 且由速度矢量图可得出两关节仿生鱼的S型摆动姿态更接近真实鱼类摆动规律, 并在运动过程中会产生一系列离散的反向卡门涡街, 推进效率高.      

基于数值模拟的塔山煤矿近场顶板来压及控制规律研究1)

煤层坚硬顶板采用水力压裂技术进行定向弱化可有效控制来压步距,降低事故风险。基于黏聚力模型,利用有限元二次开发建立了压裂前后煤层开采数值计算模型,模拟分析了顶板垮落规律及影响因素,优化裂缝间距设计。结果表明：来压跨距与顶板厚度、强度呈正相关性,与埋深呈负相关性。预制裂缝在拉应力集中区可促进起裂扩展,应全面勘测各岩层位地质参数,利用计算出的应力集中区位置设计裂缝间距,实现经济有效地控制来压步距。     

洗衣机液体平衡环仿真模拟

波轮式洗衣机在脱水过程中会因离心力而产生强烈的振动,液体平衡环的纠偏特性是减振的最主要方式之一.平衡环通过环内液体流动产生的离心力来达到减振目的,因此平衡环内液体离心力数值的准确性直接影响仿真模拟的结果.过往研究采用离心力理论公式进行的仿真模拟与实验结果有较大偏差.而本文将FLUENT仿真得到的离心力数值,代入ADAMS中进行洗衣机整机的仿真,可以得到与实验更为接近的仿真结果.     

水轮机转轮内全三维紊流计算及效率预估

水轮机转轮内全三维紊流计算及效率预估吴玉林，韩海，曹树良（清华大学水利系北京１０００８４）关键词水轮机，紊流计算，效率预估１引言水轮机转轮内部流场不易用实验手段量测，从而使得转轮内流动的数值模拟技术获得更大的发展。特别是近几十年来，水力机械的数值模拟...     

On the simulation of vibrations of industrial gear drives (Complex interactions of physics,mathematics, numerics,and experiments)

Summary In the design stage of a gear drive with spur or helical gears, there is need for a reliable simulation of the vibrations, mainly because of their sound generation. This topic is discussed in view of problems addressed in the subtitle. Enclosure Methods were instrumental in the discovery of paradoxes in the interchange of simulation and computation. These paradoxes are partly due to the employment of standard numerical methods in conjunction with certain commercial compilers. The paper is confined to the case of the absence of imperfections of all kinds in the gear drive.This paper is dedicated to Professor Dr-Ing. Dr-Ing. e.h. Gustav Niemann, former Professor of Machine Elements at the Technical University of Munich, in view of his original and essential contributions to the science of gears.     

三峡右岸机组水力性能数值模拟

目前,对大型水轮机组稳定性问题的研究成为热点和前沿问题。三峡电站的运行水头变幅大,负荷变幅也大, 机组稳定性问题更为突出,成为人们关注的焦点。应用CFD技术对混流式水轮机的内部流场进行模拟分析,对可能影响 水轮机运行性能的若干因素进行研究,可以为改善水轮机的水力稳定性能提供依据。     

筒形件液压拉深过程最优压边力的研究

结合筒形件液压拉深新装置的基本工作原理，提出了筒形件拉深法兰部分切向应变更为精确的简化计算公式，进一步获得了该法兰区域板料径向及切向应力的新的数学表达式。应用能量法重新建立了筒形件拉深时法兰区板料不起皱的最小压边力的数学表达式。明确指出液压拉深时拉深中的危险断面在板料凹模圆角区和筒壁区相交处，建立了相应的拉深力的计算公式，并获得了拉深破裂临界状态时极限拉深力及径向应力表达式。推导出了拉深破裂最大压边力的公式．指出实际拉深时最佳压边力应在防皱最小压边力和拉破最大压边力之间选取，同时根据该结果也能计算液体压力与最小拉深系数的关系。计算结果表明，该液压拉深方法可大幅度提高拉深变形程度，值得在工业实际中推广应用。