基于LBM的部分热活跃边界下多孔腔体内自然对流换热

采用Boltzmann方法模拟部分热活跃边界下的多孔腔体内自然对流,探讨不同热边界布置方案、孔隙度、Da数及Ra数对其流动传热的影响.数值计算表明：Da=10^-4时,腔体内中央出现一个循环流模式,只在Ra数很大时孔隙度才对传热有影响; Da=10^-2时,腔体内出现两个循环流,在Ra数很小时孔隙度对传热产生强烈的的影响.热活跃边界位置影响腔体内流体对流传热的强度,加热边界布置在底部、而冷却边界布置在顶部（Bottom-Top布置方式）,对多孔腔体内对流传热最有利,优于全热边界布置方式的传热效果.     

孔隙度对湿式离合器局部润滑及摩擦特性影响研究

针对湿式离合器局部润滑及摩擦特性的影响因素,建立了摩擦副微观混合润滑模型.考虑了微凸峰接触和局部温升的影响,分析了孔隙度对湿式离合器局部压强分布、油膜和微凸峰承压比、实际接触面积、局部温升的影响.同时,利用摩擦磨损试验机(UMT)进行小试样销-盘试验,分析了不同孔隙度下离合器摩擦副局部摩擦系数的变化.结果表明:在混合润滑中,随着孔隙度的增大,润滑油膜动压作用减小,局部微凸峰接触压强增大,微凸峰法向压力承载比增大,摩擦副实际接触面积增加,因此摩擦系数增大.     

一个新的损伤演化方程及其在层裂中的应用

 采用统计细观损伤力学方法,基于延性金属断裂过程的孔洞演化机理,提出一个新的损伤演化方程,该方程在一定的条件下与由空心球体胞模型导出的损伤方程形式相同。在此基础上,将新的损伤演化方程编入一维Lagrange有限差分动力学程序,对OFHC铜的平板对称正碰撞层裂实验进行了数值模拟,计算结果与实验吻合得较好。     

大尺寸系列孔隙度高强人造岩芯的研制

采用矾土、氧化铝与硬质碎瓷粒为骨料, 选用硅溶胶、高岭土、煅烧滑石和方解石组成的MgO-CaO-Al2O3-SiO2低共熔混合物作为晶界结合剂,以木屑和煤粉为造孔剂,利用浇注成型技术制备出大尺寸系列孔隙度高强人造岩芯.其主要技术指标为:尺寸:65mm×150mm,孔隙度:26.6～45.4%,抗压强度:37.5～51.1 MPa.同时,SEM测试发现岩芯中的气孔呈三维连通状分布,且直径在100μm以下的微孔居多.     

基于等效密度流体近似反射模型反演海底参数

为了获取海底沉积物的物理和地声特性,根据等效密度流体近似反射模型得到的不同掠射角下的海底反射损失,利用差分进化算法和粒子群算法相结合的两级混合优化算法以及Bayesian反演方法对海底沉积物的孔隙度、平均颗粒粒度、颗粒质量密度以及颗粒体积弹性模量进行反演,再根据这4个物理参数的估计值进一步计算出海底地声参数,包括声速和衰减。通过反演结果与仿真真值的比较可以看出,除颗粒体积弹性模量外,得到的估计结果是令人满意的,特别是这种间接反演海底地声参数的方法对地声参数的估计具有较高的精确性和较强的稳健性,相对误差分别为0.092%和17%。最后,对实验室水池池底沙质沉积物的反射损失数据进行处理,给出了沙质沉积物各参数的估计值、不确定性和相关性,并通过反演结果与部分实测参数值的比较验证了反演方法的可行性。     

低渗透非均质油藏单相渗流敏感系数

建立了在单相低速非达西渗流条件下反求低渗透油藏参数的敏感系数公式,给出了各类非均质油藏条件下压力关于渗透率和孔隙度的数值计算结果。认识到井底压力对井底附近的渗透率更敏感,启动压力梯度的存在,使生产井附近区域敏感系数变大。观测井敏感系数在两井连线区域受启动压力梯度影响很大。     

孔隙度敏感系数的数值计算

由渗流微分方程定解问题,利用格林互易定理导出了网格压力对孔隙度的敏感系数,再由Peaceman方程给出了井底压力对孔隙度的敏感系数.借助三维不均匀非稳定渗流场的压强数值解计算了井底压力对孔隙度的敏感系数,并用直接求解敏感系数的方法进行了验证.     

三维非均匀不稳定渗流方程的自适应网格粗化算法

将渗透率自适应网格技术应用于三维非均匀不稳定渗流方程的网格粗化算法中,在渗透率或孔隙度变化异常区域自动采用精细网格,用直接解法求解渗透率或孔隙度变化异常区域的压强分布,在其它区域采用不均匀网格粗化的方法计算,即在流体流速大的区域采用精细网格.用该方法计算了三维非均匀不稳定渗流场的压降解,结果表明三维非均匀不稳定渗流方程的三维非均匀自适应网格粗化算法的解在渗透率或孔隙度异常区的压强分布规律与采用精细网格的解非常逼近,在其它区域压强分布规律与粗化算法的解非常逼近,计算速度比采用精细网格提高100多倍.     

多孔甲烷水合物样品导热系数的测定和模拟

天然气水合物是由水分子和气体分子在一定温压条件下形成的一种类冰状笼形化合物．天然气水合物主要存在于海底和大陆的永久冻土区和青藏高原等多年冻土区,是一种潜在的替代能源．在考虑对天然气水合物资源进行开采和考察地球温压变化对含水合物层的影响时,有必要掌握水合物的热物性和含水合物层的有效导热系数,但目前报道的水合物导热系数数据不一、差异很大．水合物是一种非化学计量的化合物,因此很难获得一个不含自由气、自由水的零孔隙率完美样品．利用多孔介质的理论模型对多孔水合物的导热系数进行预测是获得水合物本征导热系数的有效途径之一．我们在一个自行设计的实验台上使用HotDisk系统独特的单面测试技术,并利用瞬态平面热源法测定了含甲烷气的多孔甲烷水合物的有效导热系数,获得该样品的导热系数和温度以及所加压力的关系．为了研究含甲烷气的多孔甲烷水合物的有效导热系数与孔隙率的关系,我们利用自相似的Sierpinski地毯分形模型,先假设多孔介质体系由多孔介质和流体两部分组成,而多孔介质颗粒则由随机分布不相接触的颗粒和带有接触热阻的自相似分布颗粒组成,再通过一维热流假设和采用等价电阻网络（即通过电一热阻模拟分析得到系统的热导率）分别模拟了干砂（含空气）和多孔甲烷水合物样品（含自由甲烷气）导热系数与样品孔隙度的关系,推测了无孔隙水合物样品的导热系数．实验和模拟结果均显示样品的有效导热系数随着孔隙度的增大而降低,样品的有效导热系数在30％的孔隙度时降低了25％．通过分析实验结果和模拟结果发现,无孔隙甲烷水合物样品的导热系数约为0．7Wm^-1K^-1．     

考虑CO2吸附和滑脱效应影响的页岩渗透率演化机制研究

为探究气体吸附以及滑脱效应对页岩渗透率的影响规律,利用自主研制的渗流装置,开展了CO₂的脉冲衰减渗流试验。试验结果表明：在低孔隙压力下,CO₂吸附对渗透率计算结果影响较大,随着孔隙压力增大,CO₂吸附对渗透率的影响逐渐减小;通过修正后的滑脱效应渗流公式对渗透率进行拟合,发现修正后的滑脱效应公式与渗透率变化趋势更加贴合;利用滑脱效应贡献率量化分析滑脱效应对渗透率的影响规律,孔隙压力为2.5MPa～4MPa时,滑脱效应对渗透率影响较大,贡献率达到27.78%,随着孔隙压力的增大,贡献率逐渐下降至8.44%,在低孔隙压力条件下,滑脱效应影响更加明显,随着孔隙压力的增大,滑脱效应影响呈指数形式逐渐减小。