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关键词： 二三结合   中相微乳液   数值模拟   驱油效率  

摘要： 芳2区块位于宋芳屯外围油田，目前已进入高含水开发阶段。该区块面临的主要问题包括水驱控制效果不佳、低产井比例较高以及长期关停井数量较多等。传统的反九点法井网布局已无法适应当前高效开采的要求。为解决这些问题并提高区块采收率，本研究通过室内实验与油藏数值模拟相结合的方法，提出了一种新的开发方案：将现有井网优化为五点法布局，并将井距调整至195.1米。此外，针对芳2区块低渗透油藏的地质特点，引入了中相微乳液驱替技术，以进一步提升开发效果。实验结果表明，采用SB-12与SJ-1以1:3的质量比复配作为中相微乳液的核心表面活性剂，并将其质量分数控制在0.5%时，体系能够达到最优状态。通过醇度扫描法确定正丁醇作为助表面活性剂的最佳质量分数为9.4%，同时盐度优化值为4.3%NaCl。在填砂模型驱油实验中，中相微乳液的注入使驱油效率提升了24.65%。此外，基于CMG数值模拟软件的预测，当水驱含水率达到86%时，注入中相微乳液可提高采出程度20.42%，累计增油量预计达到31.93万吨。该研究成果不仅为宋芳屯外围油田芳2区块的开发提供了有效的技术手段，也为其他陆相低渗透油藏的开发提供了重要的理论依据和实践参考。

关键词： 空化气泡   弹性覆盖层   流固耦合   S-ALE算法   空蚀现象   弹性模量   气泡迁移   数值模拟  

摘要： 空化气泡的剥蚀会对结构造成损伤，而弹性覆盖层可以改变流体边界，影响空化空蚀过程。本文旨在确定脉动气泡远离或是接近弹性覆盖层现象的临界条件，以实现减少空化侵蚀效果的目的。通过LS-DYNA中的S-ALE算法和浸没边界法，建立了气泡与弹性覆盖层耦合模型，研究了覆盖层的弹性参数和密度参数的影响。结果表明在一定范围内，覆盖层能显著促使气泡上升。在这个范围内，覆盖层上的应力应变以及能量等参数均与弹性参数存在线性关系，并且密度越大气泡被覆盖层向上弹开的趋势越明显，覆盖层的应力应变以及能量等参数与密度参数也呈线性关系。

关键词： 光纤放大器   掺镱光纤   双程放大   自发辐射  

摘要： 全光纤技术已广泛应用在惯性约束聚变激光驱动器的前端脉冲产生系统中，为了压缩预放规模、降低系统复杂性，可利用双程掺镱单模光纤放大器进一步将前端系统输出能量提升至微焦量级。设计了一种双程掺镱单模光纤放大方案，以滤波器和环形器构成反射单元，避免带外自发辐射噪声再次反射进入放大器；利用包含上、下能级粒子数密度、信号光、抽运光以及宽带自发辐射的速率方程模型，开展数值模拟计算；在考虑正反向放大自发辐射影响的前提下，通过追踪双程放大过程上、下能级粒子数密度随时间演化规律，重点研究了双程放大能力、增益饱和特性以及放大脉冲波形变化规律。结果表明，在200 mW有效抽运功率下，对脉宽2 ns～3 ns、能量 1 nJ的输入光信号脉冲，选取常规商用掺镱单模光纤参数，双程放大后的输出能量大于1 μJ，脉冲峰值对其前沿自发辐射噪底的对比度优于105。该研究可为高功率激光装置前端系统的优化设计提供有益参考。

关键词： 丝网   压力损失   阻力测试实验   多元线性回归  

摘要： 丝网除雾器一般由多层丝网组成，每层中丝网间互交错，使其模型建立和数值模拟存在诸多困难。该文提出了一种合理的模型简化方法，并搭建了丝网阻力测试实验台，以验证简化方法的正确性。以此为基础研究了不同丝网直径、层间距、网孔参数对丝网除雾器总压损失特性的影响规律，并运用多元线性回归理论对结果进行了拟合，求得总压损失特性方程，同时对回归方程的准确度进行验证。结果表明，回归方程所得计算结果和实验结果的平均误差为5.56%，研究结果可为丝网除雾器的性能仿真与优化提供一定的参考。

关键词： 直拉法   太阳能用单晶硅   热质输运   结晶界面   氧杂质   数值模拟  

摘要： 直拉法生长的单晶硅是制备N型高效太阳能电池的原材料，晶体中的氧含量直接关系到太阳能电池的效率和稳定性。通过改变单晶硅生长过程中的坩埚壁面温度分布来减少氧溶解是降低晶体中氧含量的重要方法。本文提出了三种改变坩埚壁面温度分布的加热器结构方案，并通过数值模拟研究了其对温度分布、熔体流动、结晶界面形状和氧杂质输运的影响规律。研究结果表明：采用长侧部加热器方案时，坩埚壁面温度呈现先增后减的分布趋势，其结晶界面挠度和氧含量较高；采用短侧部加热器方案和隔热环方案时，坩埚壁面温度呈现单调递增的分布趋势，其结晶界面挠度和氧含量较低，这与不同方案下的温度分布、熔体流动及氧杂质在坩埚壁面的溶解和在熔体中的输运特性密切相关；进一步总结提出了一套完整的氧输运分析方法，即通过绘制氧在熔体内部的输运路径，明确结晶界面处氧的准确来源及输运过程，为降低单晶硅内部的氧含量提供了理论依据和方法支撑。

关键词： 混流式水轮机   泥沙粒径   泥沙堆积   压降   液固相对速度   数值模拟  

摘要： 为预防过流泥沙对水轮机部件的损害并减小水轮机水力损失,以某型号混流式水轮机为研究对象,采用Mixture多相流模型对不同粒径(0.26,0.20,0.12 mm)泥沙工况进行数值模拟,分析泥沙在水轮机全流道内的堆积特性以及所引起的水力损失.研究结果表明:水轮机蜗壳舌部、尾水管底部以及叶片与轮毂夹角部位等区域的泥沙体积分数相对较高,其中大粒径(0.26,0.20mm)泥沙在上述位置的体积分数分别为入口初始泥沙体积分数的10倍、5倍、5倍,易形成堆积;加入泥沙颗粒后,压降在蜗壳的增长幅度达60%以上,在转轮叶片的增长幅度超过46%;水轮机内的泥沙体积分数和液固相对速度与粒径呈正相关,大粒径泥沙导致的更大液固相对速度使得两相间的拖曳力增大,造成流体域内压降升高,水轮机效率降低.研究结果可为混流式水轮机水力特性优化以及过流部件涂层保护提供一定理论依据.

关键词： 含瓦斯水合物煤体   围压   水合物饱和度   Weibull分布统计函数   非均匀性   离散元  

摘要： 深入理解含瓦斯水合物煤体力学性质对于煤与瓦斯突出防治至关重要，本研究旨在评估围压、饱和度以及非均匀性对煤体宏细观力学性质的影响。然而，由于含瓦斯水合物煤体内部结构的复杂性，定量关联微观不均匀性与宏观力学行为的准确表征仍然是一个挑战。本研究提出了一种基于Weibull分布统计函数的离散元模型，来模拟含瓦斯水合物煤体的力学性质及破坏行为，并开展室内三轴试验验证了数值模型的有效性。通过改变数值模型的非均匀性，在不同围压、饱和度下进行了三轴压缩试验，分析煤体强度、接触力链、孔隙率等宏细观参数的变化规律。试验结果表明：① 含瓦斯煤体与含瓦斯水合物煤体的破坏过程均可分为弹性阶段、屈服阶段、强化阶段，且含瓦斯水合物煤体的刚度高于含瓦斯煤体，表现出更强的抗变形能力。② 瓦斯水合物生成提升了煤体承载能力，与含瓦斯煤体相比，围压从12 MPa增加到20 MPa时，含瓦斯水合物煤体峰值强度增加率介于9.38%与36.78%之间。模拟结果表明：① 饱和度从0增加到80%，与含瓦斯煤体相比，含瓦斯水合物煤体峰值强度增加率介于8.09%与67.63%之间，表明水合物的存在增强了煤体承载能力。② 形状因子从2增加到30，不同水合物饱和度下含瓦斯水合物煤体峰值强度增加率介于31.62%与200.94%之间，并呈线性增加趋势。③ 随着水合物饱和度的增加，形状因子对试样强度的影响程度显著增强，强力链接触占比增加，胶结破坏数目减少，试样强度显著提升；水合物饱和度从10%增加到80%，平均法向接触力组构张量峰值增幅从17.03%增加到59.27%；试样内部非对称“X”型剪切带发育程度降低，颗粒旋转速度逐渐减小。④ 随着形状因子的增加，试样非均匀性减弱，强接触力链分布更加均匀，试样结构趋于稳定；形状因子从2增加到30，平均法向接触力组构张量峰值增幅从7.24%增加到31.84%；试样内部颗粒旋转速度逐渐减小，剪切带宽度逐渐减小，破坏程度减轻；轴向力主要由平均法向接触力提供，而水平方向的力主要由切向黏结以及摩擦提供。研究结果有助于深入理解其变形与破坏机理，对于提高水合物加固煤体强度效果，具有重要的理论意义和工程应用价值。

关键词： 搅拌槽   数值模拟   层流模型   多重参考系   示踪剂  

摘要： 针对搅拌槽内流体层流流动状态下,搅拌槽内介质混合效率较低的现象,设计了一种轴径向桨(pitched blade-Rushton turbine paddle,PB-RT桨).首先通过Fluent软件,利用层流模型(Laminar)、多重参考系法(multiple reference frame,MRF)与示踪剂浓度法对搅拌槽内层流流场与混合时间进行数值模拟.得出相关模拟结果后,通过示踪粒子试验与酸碱变色试验对真实搅拌情况下搅拌槽内的流场与混合时间进行验证.研究结果表明:PB-RT桨的内部流场整体呈现一种特殊的四涡环流型,打破了涡环之间的隔离现象,提升了混合效率。当搅拌槽内搅拌桨转速为200 r/min时,PB-RT桨的混合时间与单位体积混合能相较于直叶圆盘涡轮桨(rushton paddle,RT桨)与六斜叶涡轮桨(6 pitched blade turbine paddle,6PBT桨)均有明显提升;此外通过搅拌槽内层流混合试验验证了仿真模拟的正确性,为层流搅拌混合效率的提升提供了理论依据.

关键词： 桥梁工程   混合桥墩   内嵌钢管   抗震能力   韧性评价   数值模拟   截面分析   推覆分析  

摘要： 为研究塑性铰区内嵌钢管钢筋混凝土混合桥墩的抗力韧性，本文从能量角度出发，提出了混合桥墩抗力韧性评价方法；采用XTRACT与ABAQUS软件分别建立混合桥墩塑性铰区组合截面和桥墩整体有限元模型，在验证模型可靠性的基础上，分析了混合桥墩纵筋配筋率、核心钢管直径以及不同剪跨比下核心钢管长度对其抗力韧性的影响，并提出钢管截面优化方法。研究结果表明：内嵌钢管后，混合桥墩塑性铰区组合截面转动及持荷能力显著增加，纵筋配筋率仅对截面初始抗力韧性有明显影响；内嵌钢管直径以1/3墩身直径为宜，且存在初始抗力韧性与整体抗力韧性两个临界长度；对于侧向力作用下发生剪切破坏的混合桥墩，对其核心钢管上部进行变截面处理，可有效降低钢管与外围混凝土间接触应力，改变混合桥墩破坏形式，增强原结构的抗震韧性。研究成果可为该类混合桥墩抗力韧性评价及抗震优化设计提供参考。

关键词： 破碎岩层   巷道支护   数值模拟   正交设计   锚网喷支护  

摘要： 复杂应力条件下破碎岩层巷道稳定性对地下矿山安全生产有重要意义。为研究锚杆-钢筋网-喷射混凝土联合支护参数对复杂破碎巷道围岩变形和破坏的影响行为，本研究建立了以锚杆间距、锚索间距、喷射混凝土厚度为变量的三因素三水平正交设计，采用FLAC3D模拟不同支护参数条件下的巷道稳定性。结果表明，在复杂破碎岩层巷道的稳定性、敏感性影响因素中，喷射混凝土厚度的影响最为显著，其次是锚杆间距，最后是锚索间距。基于安全性与经济性平衡，选用锚网喷+长锚索的支护方式，其中锚索间距为2000 mm×3000 mm、树脂锚杆间距为800 mm×1000 mm、喷射混凝土（搭配金属网片）厚度为125 mm，并且支护后巷道稳定性较好，变形量减小。研究结果为破碎围岩巷道支护参数的确定提供了技术支撑。