水库拦沙对黄河下游河床演变的影响

为充分认识水库拦沙对其下游河道河床演变及防洪的影响,基于三门峡水库和小浪底水库拦沙期水沙及断面观测资料,研究了黄河下游河槽冲淤、洪水冲刷效率、河槽几何特征、排洪能力等规律。结果表明:水库拦沙期,黄河下游沿程河槽均发生了不均衡冲刷;河床粗化明显,粗化后床沙中值粒径最大值为冲刷前的2.1~2.5倍;高村以上河段同水位过洪能力增加明显,冲刷后较大的河槽容积可为小浪底水库排沙提供暂时的滞沙;河床粗化后细泥沙和中泥沙补给能力不足,河槽冲刷效率随冲刷历时的增加衰减明显。由于水库多年调节水沙过程及下游相对完善的河道整治工程约束,小浪底水库拦沙期黄河下游河槽冲刷重心下移,河床粗化程度增加,冲刷效率明显降低。研究成果可为水库水沙调控技术指标的选取提供科学依据。

小浪底水库降水排沙对其下游河床演变的影响

为充分认识水库排沙对其下游河床演变及防洪的影响,基于2018—2020年黄河水沙观测资料,研究了小浪底水库排沙期黄河下游河道泥沙输移规律、排洪“瓶颈”河段与宽河段泥沙空间调整及洪水前后水沙关系变化。结果表明:2018—2020年6场洪水共排沙10.911亿t,下游河道淤积比为58.0%~84.2%,明显大于1965—1999年与之来沙系数相近的洪水,泥沙淤积以粗沙占比最大,粗沙、中沙及细沙占比分别为44.4%、29.0%和26.6%;淤积主要集中在花园口以上河段,占比为79.1%,花园口—高村、高村—艾山段占比分别为15.9%和3.5%,花园口以上富余的河槽容积对暂滞泥沙发挥了有效作用,洪水期淤积物一般在排沙后当年或之后1~2 a内可被冲走,对河道排洪基本无影响;洪水期悬沙与床沙相互交换,悬沙沿程变细,洪水过后花园口站床沙细化较明显。水库洪水期相机排沙改善了洪水后水沙关系,提高了水资源利用效率。研究成果丰富了多沙河流修建水库对下游河床演变影响的认识,为河道防洪及水库水沙调控提供了技术支撑。

黄河下游花园口以上河道滞沙指标研究

水沙搭配关系是影响黄河下游河道冲淤调整的重要因素,局部河段滞沙则是改善下游水沙关系的有效手段之一。小浪底水库运用后,河槽沿程冲刷不均衡,河床粗化,细沙补给不足,输沙效率明显降低。分析黄河下游河道冲淤特性及水沙演进规律,建立不同类型洪水滞沙河段(花园口以上河段)与排洪瓶颈河段(高村—艾山河段)的冲淤关系。基于滞沙对河道行洪和稳定性的影响,以排洪瓶颈河段不淤积为约束,提出洪水滞沙的水沙优化配置指标。中泥沙洪水滞沙指标为:洪水平均流量为1800~3700 m^(3)/s,平均含沙量为66~235 kg/m^(3)。

喷水式超声检测的声−流耦合模型

为研究超声波在射流水柱中的传播特性,提出了喷水式超声检测的声−流耦合建模方法。使用计算流体动力学方法得到喷水探头内部流场的湍动能、速度和压力,并通过弱形式偏微分方程将其映射到声学网格作为声场分析的边界条件,用线性纳维−斯托克斯方程求解湍动能、流速等引起的声学变化,建立了喷水式超声检测的声−流耦合模型。仿真计算了不同流速时工件内部的声压分布,进水口流速的变化不会改变工件中声压的分布规律,但空间声压幅值随着流速的增大而减小。仿真计算了不同流速时的平底孔回波,回波幅值随着流速的增大而减小,通过与实验结果对比,验证了本文方法的准确性。

油井水力压裂摩阻计算和井口压力预测

对水力压裂过程中射孔孔眼摩阻和管柱沿程摩阻计算方法进行分析。列出射孔孔眼摩阻计算公式并讨论其中的各个影响因素,给出压裂液密度和孔眼流量系数的计算公式,提出新的孔眼直径计算公式。基于大庆油田的施工数据,建议一种修正的降阻比计算公式,能够得到更为准确的管柱沿程摩阻历程曲线。通过有限元软件ABAQUS对大庆油田肇15-平56井2150.0～2160.0m井段分段压裂过程进行数值模拟,模拟得到的井底压力、井口压力曲线与现场施工曲线吻合良好,验证计算模型和管柱沿程摩阻计算公式的正确性。对大庆油田南214-平324井限流压裂过程进行数值模拟,模拟得到的压裂作业曲线和现场施工曲线吻合良好,验证射孔孔眼摩阻计算公式的正确性。

油井水力压裂流-固耦合非线性有限元数值模拟

基于多孔介质流-固耦合的控制方程,推导了相应的非线性增量有限元列式,并采用以节点位移和孔隙压力为自由度的黏结单元来模拟水力损伤造成的预设裂缝的起裂和扩展,在此基础上建立了油井水力压裂的有限元模型。在该模型中考虑了压裂液的黏性系数和支撑剂的体积浓度随时间变化,所有参数均采用现场压裂的数据。通过数值模拟,得到了缝口压力、射孔孔眼摩阻、沿程摩阻、井筒内液柱静水压力和地面井口压力随压裂时间的变化规律,并给出了"压裂作业三条线",模拟得到的"压裂作业三条线"与现场压裂实测结果吻合良好。

基于遗传BP神经网络的短期风速预测模型

为了提高风电场短期风速预测精度,提出将遗传算法和反向传播(BP)神经网络相结合的预测模型.采用自相关性分析找出对预测值影响最大的几个历史时刻风速,以历史时刻的风速、温度、湿度和气压作为BP神经网络预测模型的输入变量;利用遗传算法的全局搜索能力获得BP神经网络优化的初始权值和阈值;采用优化后的BP神经网络分别建立1、2、3 h的短期风速预测模型.实验结果表明,该方法较BP神经网络具有预测精度高、收敛速度快的优点.

模糊层次分析法和人工神经网络模型在电梯风险评估中的应用

针对特种设备风险评估模型中的人工神经网络(ANN)技术一般采用定量加权平均法.由于其权值是以专家经验为依据,导致评估所需时间太长.针对这个缺点,建议将模糊层次分析法(F-AHP)和ANN相结合,用于对电梯的风险评估中.实验证明用此方法进行评估所用的时间比ANN方法要少,且评估的准确性没有降低.

储层流固耦合的数学模型和非线性有限元方程

根据饱和多孔介质固体骨架的平衡方程和多孔介质中流体的连续性方程,建立了储层流固耦合数学模型。模型中引入了Jaumann应力速率公式描述多孔介质固体骨架的大变形效应,并考虑了地应力、初始孔隙压力、初始流体密度和初始孔隙度对耦合模型的影响。基于与微分方程等价的加权余量公式,在空间域采用有限元离散,对时间域进行隐式差分格式离散,导出了以单元节点位移和单元节点孔隙压力为未知量的储层流固耦合的非线性有限元增量方程。该模型在石油工程中有广泛的应用,为储层流固耦合的数值模拟奠定了理论基础。

分段压裂裂缝扩展规律及其对导流能力的影响

基于前人的研究并充分考虑裂缝间的相互干扰以及各种摩擦效应对排量分配的影响,提出了模拟水平井分段压裂中裂缝同步扩展的全耦合有限元方法,利用该方法研究了裂缝扩展规律及其对导流能力的影响。模拟结果表明,虽然各裂缝的排量分配率均沿平均裂缝分配率上下波动,但缝间干扰导致裂缝扩展速度各不相同,部分裂缝甚至短暂地停止扩展。短裂缝内的流体净压力普遍比长裂缝高,但压力梯度更小。缝间流体净压力的差异使长裂缝在远离井口的位置发生颈缩,在井口和颈缩处长裂缝可能发生砂堵。分段压裂裂缝扩展规律将对导流能力产生不利影响:(1)短裂缝因支撑剂沉降较快弱化了自身的导流能力;(2)长裂缝因在井口发生砂堵丧失导流能力;(3)长裂缝在颈缩处发生砂堵降低了导流能力。

装甲车辆防护技术研究现状与发展

为了提高装甲车辆在现代战争中的生存能力,减少人员伤亡,防护技术得到了世界各军事强国的重视,并得到了全面的发展。介绍了现代装甲发展现状和防护水平,列举了先进装甲车辆的防护装备。总结了防护关键技术中装甲材料的研究现状和性能水平。在此基础上,以美国、英国的研究情况为对象,对代表现代装甲防护技术发展趋势的"综合防护系统"进行了分析。

复杂断块地应力场数值模拟方法研究

有限元法在三维应力场的计算中具有成熟的理论基础和广泛的应用,但采用有限元软件无法精确描述诸如断层、微构造、隔夹层及严重非均质性等复杂油藏的特殊地质现象。专业地质建模软件可以建立复杂的地质模型,但建立的三维地质模型输入到油藏数值模拟软件中无法进行地应力数值模拟分析,且地质建模软件和有限元软件没有良好的数据接口。因此,要实现地质建模软件和有限元软件的有机结合,需要编写接口程序,实现2种数据的转换。针对南堡油田地质条件,采用专业地质建模软件Petrel建立地质模型,采用自编程序把地质模型转换为有限元模型,导入到有限元软件Abaqus中,进行有限元数值模拟,得到了模拟区域的三维应力场分布。结合地质建模软件和有限元软件,实现了2类软件的优势互补,建立了求取复杂断块地层应力场分布的流程和方法。

用红外热成像技术精确测定物体发射率

根据红外探测器对物体辐射的输出响应，从实际测量的角度提出了物体发射率的一般性定义，分析了红外热成像技术进行精确测量的条件，导出了物体温度Ｔｏｂｊ、环境温度Ｔｓｕｒ、物体发射率ηｏ和测量精度ｅ之间的关系，并建立了一套用红外热成像技术精确测定ηｏ的方法。

对中国页岩气压裂工程技术发展和工程管理的思考与建议

中国页岩气的资源禀赋与北美地区存在着较大的差异,由此决定了不能生搬硬套后者页岩气革命的经验和做法。为了实现中国页岩气资源的规模有效开发,在借鉴北美页岩气开发先进理念的基础上,结合自身页岩气资源的实际情况,对我国页岩气增产改造技术现状进行了梳理与总结,进而对页岩气压裂关键技术发展方向与加强工程管理提出了建议:①融合了地质、工程及生产信息的数据体是页岩气勘探开发与生产各环节设计与优化的基础,应打破"数据孤岛",深入数据挖潜,实现数据的高效应用,促进地质工程一体化数据融合;②应在考虑页岩岩石力学各向异性特征与地应力特征的基础上,发展并完善适用于页岩的地质力学测试评价方法和技术,提升地质工程一体化方案设计水平;③需要研发全可溶桥塞,提高分段压裂作业效率,降低施工风险,助力页岩气开发降本增效;④工程管理方面尚有很大的提升空间,值得探索和研究,油气行业和油气公司应抓住这一重要的战略机遇期,积极优化现有的工程管理模式,寻找提质增效的最佳途径。结论认为,我国页岩气资源的勘探开发目前还处于起步阶段,技术与装备、生产管理、勘探开发效果、政策法规等与国外存在着显著的差距,亟需结合自身资源条件,对美国页岩气革命水力压裂经验与管理理念进行借鉴、消化、吸收与再创新,进而探索出一条符合中国实际的页岩气开发可行之路。

钎焊缺陷的超声无损检测

针对传统钎焊缺陷检测方法存在的诸多弊端，提出了一种利用超声水浸聚焦Ｃ扫描进行检测和依据钎着率进行评价的钎焊缺陷无损检测与评价方法，并开发了集计算机、超声无损检测与评价、图像处理、精密仪器和数控技术于一体的超声无损检测图像处理系统，实现了钎焊缺陷检测的自动化、图像化．通过对大量的钎焊试样进行检测及解剖发现，其Ｃ超图像与解剖界面的缺陷大小和分布完全一致．实践表明，文中提出的钎焊接头焊接质量的控制方法是非常有效的，开发的图像处理系统具有检测灵敏度、分辨率和自动化程度高，图象显示直观清晰，数据存储与调用快捷可靠，用途广泛等特点．

异步电机全阶磁链观测器反馈矩阵设计

异步电机全阶磁链观测器是以电机本身作为参考模型,通过构建状态方程观测电机的磁链与定子电流。它将定子电流作为输出,引入实际电流与观测电流的误差作为反馈校正,通过调整校正项的反馈矩阵增益,改善全阶磁链观测器的性能。全阶磁链观测器的反馈矩阵设计从磁链模型切换策略与转速辨识动态特性两方面进行。全阶磁链观测器的特征函数表示磁链观测器在电流模型磁链观测器与电压模型磁链观测器之间切换的平滑程度;从双时间角度出发,全阶磁链观测器可以分解为转速辨识系统与磁链观测系统。在深入分析反馈矩阵对全阶磁链观测器的特征函数以及转速辨识动态特性的基础上,提出一种改善全阶磁链观测器平滑切换与全阶磁链观测器转速辨识动态特性的反馈矩阵设计方法。仿真和物理实验验证了分析方法的正确性与所提对策的可行性。

页岩储层体积压裂的地应力变化研究

页岩储层属于致密超低渗透储层,需改造形成复杂缝网才有经济产能.体积压裂是页岩储层增产改造的主要措施,而地应力场特别是水平主应力差值是体积压裂的关键控制因素.理论研究表明:(1)当初始两向水平主应力差较小时,容易形成缝网,反之不易产生缝网;(2)人工裂缝的形成能够改变地层初始应力场.因此应在前人研究的基础上优化设计压裂方式,以克服和翻转初始水平主应力差值,产生体积缝网.基于此,建立了页岩气藏水平井体积压裂数值模型,模型中采用多孔介质流固耦合单元模拟页岩基质的行为,采用带有孔压的"cohesive"单元描述水力裂缝的性质,模型对"Texas Two-Step"压裂方法进行了数值模拟,模拟结果得到了压裂过程中地层应力场的分布及其变化,模拟结果和解析公式计算结果吻合良好.模拟结果表明:(1)裂缝的产生减弱了地层应力场的各向异性;(2)对于低水平应力差页岩储层,采用"Texas Two-Step"压裂方法可以产生缝网.对于采用"Texas Two-Step"压裂方法无法产生缝网的高应力差页岩储层,提出了三次应力"共振"和四次应力"共振"压裂方法并进行了数值模拟,模拟结果得到了压裂过程中页岩储层应力场的分布及其变化,得到了缝网形成的区域,模拟结果表明:(1)对于高应力差页岩储层,采用"Texas Two-Step"压裂方法无法产生缝网;(2)对于高应力差页岩储层,三次应力"共振"和四次应力"共振"压裂方法是有效的体积压裂缝网形成的方法.

油井水力压裂的三维数值模拟

为了研究油层岩石在水力载荷作用下的裂纹扩展及渗流行为,采用渗流应力耦合模型对水力压裂过程进行了三维有限元方法数值模拟研究.预设裂纹用粘结单元来模拟,裂纹的起裂和张开用单元的损伤因子表征.为了使得在裂纹扩展过程中,流体压力能随裂纹扩展动态地跟踪加载到裂纹面上,给出了流体压力在裂纹内传递的模型,并编写用户子程序予以实现.模拟结果得到了水力压裂过程中岩石中的应力分布、孔隙压力分布、压裂液的滤失以及裂缝的几何形态.分析了压力和隔层等因素对裂纹几何形态的影响.该研究结果对石油工程中压裂方案设计及故障诊断有一定的理论参考价值.

基于IEC 61850的微电网运行控制系统设计与应用

针对微电网并网对配电网运行带来的新问题,在研究微电网运行控制技术基础上设计了一种微电网运行控制系统。首先提出了基于IEC 61850的微电网三层控制架构设计,着重介绍控制系统核心装置——微电网运行控制器,并给出了三层控制方式下的微电网运行模式和自适应控制策略。系统应用于河北承德风光储微电网发电站。运行结果表明:基于三层架构设计方法解决了微电网运行模式切换快速性和上级调度系统慢速性的矛盾,实现了与配电网的柔性连接和分布式能源的就地充分利用。

西陵知母中甾体皂苷的分离与鉴定

目的：从新鲜西陵知母（ＡｎｅｍａｒｒｈｅｎａａｓｐｈｏｄｅｌｏｉｄｅｓＢｕｎｇｅ．）根茎中分离出有生理活性的化学成分—甾体皂苷。方法：用柱色谱法分离纯化，通过理化方法及光谱分析（ＵＶ，ＩＲ，１ＨＮＭＲ，１３ＣＮＭＲ，ＥＩＭＳ，ＥＳＩＭＳ，ＨＭＢＣ，ＨＭＱＣ）鉴定化学结构。结果：从新鲜西陵知母根茎的乙醇提取物中分离得到西陵知母皂苷Ａ与Ｂ，其化学结构分别为萨尔萨皂苷元３ＯβＤ葡糖基（１→２）ＯβＤ半乳糖苷和萨尔萨皂苷元３ＯβＤ葡糖基（１→３）ＯβＤ葡糖基（１→２）ＯβＤ半乳糖苷。结论：西陵皂苷Ｂ为一新化合物。