径向井排引导水力压裂裂缝扩展机理研究

为探究径向井排系统对裂缝的影响，明确水力裂缝的扩展规律，利用扩展有限元理论建立了流固耦合三维裂缝扩展模型，模拟了受径向井排引导的水力裂缝扩展过程。重点分析了3种影响因素（径向井排方位角、水平地应力差、径向井孔径）对水力裂缝的引导机理。首次提出了"引导因子"的概念，并将其作为有效评价径向井排引导效果的量化参数。研究发现，径向井方位角、水平地应力差、径向井井径会对水力裂缝的引导效果产生影响：较小的径向井方位角、水平地应力差以及较大的井径都使径向井排具有较强的引导能力和较好的引导效果，反之亦然。同时，较大井径对增加水力裂缝宽度有明显作用。最后，利用大尺寸真三轴水力压裂模拟试验证实了数值模拟结果具有一定的准确性。     

页岩气低伤害超临界CO2凝胶压裂液研究

针对常规水压裂液会对页岩造成伤害，容易产生水锁，不易返排，还造成水资源消耗和污染环境等问题，制备了低伤害二氧化碳凝胶压裂液。将自备的F2EU和F4EU增稠剂加入到超临界CO₂基液中，探究两种增稠剂的加入量对CO₂凝胶压裂液黏度的影响，综合考虑成本与效果，优选了2%的F4EU增稠剂，可将CO₂的黏度增至15.4 mPa·s。研究了温度、压力以及剪切速率对凝胶压裂液黏度的影响。实验结果表明，随着温度升高黏度总体降低，但中间出现一个短暂升高阶段；随着压力上升压裂液黏度增加；随着剪切速率的增加压裂液黏度下降，属于一种典型的剪切变稀的假塑性流体。F4EU超临界CO₂凝胶压裂液的平均伤害率为1.39%，远远小于常规压裂液对岩芯的伤害率。实验表明，F4EU超临界CO₂凝胶压裂液在页岩气压裂开采中具有良好的应用前景。     

Role of Bulk Vaporization in the Dynamics of Laser-Induced Erosion Plumes of Metals

In different regimes of exposure of metals to pulsed laser radiation, we show the role played by the liquid-drop phase formed from the target material in a laser-induced erosion plume due to bulk vaporization, in the dynamics of this plume. For some metals, the ranges of power densities of the acting laser radiation, at which the condensed-phase particles influence the passage of laser radiation to the target surface, have been determined experimentally. The mechanism of realization of a low-threshold breakdown has been revealed.     

挖坑机钻头主轴纵向振动系统模型的建立与控制

首先利用弹性杆理论和H am ilton变分原理建立了挖坑机钻头主轴及钻尖在工作过程中由于外激励的作用使钻尖与土壤互相作用而产生纵向振动的动力学模型,同时给出边界条件和初始条件.其次通过把系统外激励函数当作控制变量,利用Banach空间几何性质证明了此系统存在唯一最优控制元.     

高分子流体材料拉伸流动研究

成纤材料的可纺性是合成新的成纤材料或是度量现有材料的成纤条件的关键性参数,拉伸率是衡量材料的可纺性的依据,本文就纤维纺丝拉伸的类型和特点进行分析研究,其结果与材料本构方程联立求解,可分析求解高分子材料拉伸流动中的流动参数.     

Time resolved laser-induced plasma dynamics

The structure and evolution of the laser-induced vapor plume and shockwave were measured from femtosecond time resolved shadowgraph images. By changing the wavelength of the probe beam (400 and 800 nm), differences in the opacity of the vapor plume were measured as a function of delay time from the ablation laser pulse. The evolution of the temperature and electron number density during and after the ablation laser pulse were determined and compared for ablation in argon and helium background gases. A laser supported detonation wave (LSD) observed for ablation in argon, blocks the incoming laser energy and generates a high-pressure region above the vapor plume.     

双组元姿控发动机反流特性的DSMC模拟

为准确获得双组元姿控发动机的羽流及其反流特性,采用直接模拟蒙特卡罗(DSMC)方法结合可变软球(VSS)模型数值模拟以N2O4/MMH为推进剂的真空羽流。喷口参数由喷管流动的DSMC法计算得到。与文献比较表明本文计算程序可信。模拟结果表明,分子质量越小的气体越容易进入反流区;本文的计算条件下,在偏离X轴正向116°~140°范围内,组分数密度和质量流率以及温度均出现了最大值。     

水力压裂中多裂缝间相互干扰力学分析

将复变函数理论与位错理论相结合 ,在考虑了裂缝表面有流体压力作用且裂缝间存在相互干扰的情况下 ,建立了无限大介质中裂尖应力强度因子的数学模型 ,利用该模型可对水力压裂中多裂缝间的相互干扰进行力学分析。假设裂缝沿着垂直于局部最大周向拉应力方向扩展 ,应用数值方法对所建立的数学模型求解 ,得到裂尖的应力强度因子及转角。数值计算结果表明 ,裂缝间存在相互干扰时所产生的剪切应力强度因子远远小于法向应力强度因子。当两个裂缝尖端垂向距离为零时 ,法向应力强度因子达到最大值。两个裂缝尖端没交叠之前裂缝基本沿着轴线扩展 ;当尖端交叠面积较小时 ,两裂尖偏离自己的轴线向避开对方的方向扩展 ;当尖端交叠面积较大时 ,两裂缝向靠拢对方的方向扩展 ,最终将贯通在一起     

CO2泡沫压裂液两相流流动特性的试验研究

通过大型高参数泡沫压裂液试验回路首次详细研究了实际压裂条件下CO2泡沫压裂液的流变特性,得出了实际压裂条件下CO2泡沫压裂液流变参数的计算关联式,从而为低渗油气藏泡沫压裂技术的有效实施提供了试验依据.研究表明:在实际施工条件下,CO2泡沫压裂液具有剪切稀化性质,可用幂律模型来描述;其有效粘度随剪切速率、温度的增高而减小,随压力、泡沫质量的增大而增大;相对而言,温度和泡沫质量对流变参数的影响比压力的影响明显,在该试验范围内,温度和泡沫质量对流变参数的影响呈指数规律变化.