滚轮式PDC钻头工作机理的试验研究

针对页岩气钻采中定向钻进的PDC钻头扭矩波动大、冲击振动大、工具面不稳定等问题,笔者提出一种刀翼上设置有双侧支撑的滚轮新结构钻头,通过滚轮单元破岩实验以及全钻头钻进破岩实验来开展新型钻头减扭、缓冲机理研究,主要研究6种滚轮轮廓形状、4种滚轮的吃入深度、6种滚轮径向位置、7种PDC齿相对高度等因素对新型钻头扭矩、钻压的影响规律。结果表明:6种轮廓滚轮的等效摩擦系数均低于PDC齿,且为PDC齿的18.65%~43.73%,得出滚轮减扭能力高于PDC齿;6种不同径向位置的滚轮缓冲能力均强于PDC齿,为PDC齿的1.59~9.17倍,滚轮式PDC钻头的扭矩为常规PDC钻头的71.72%~98.33%;随着滚轮与PDC齿相对高度的减小,钻头扭矩逐渐减小,滚轮钻压的占比也逐渐增加,钻头减扭能力、缓冲能力均增加,为适用于页岩气钻采的新型钻头产品设计与研制提供理论支撑。

杂质气体O_(2)对ZrCo合金吸附性能影响机理的第一性原理研究

杂质气体在ZrCo合金表面的吸附行为对其储氢性能具有重要的影响.采用基于赝势平面波法的第一性原理对空气中的O_(2)在ZrCo(110)表面的吸附行为进行了研究.对O_(2)在合金表面所有稳定吸附构型进行吸附能分析以及电荷分析的结果表明:O_(2)吸附的最稳定构型为B3(Zr—Co桥位),在该位点的吸附能为−8.124 eV.该构型的态密度和差分电荷密度的结果表明:O_(2)在ZrCo(110)表面该位点的吸附属于强化学吸附,O—O键发生断裂.O原子与ZrCo(110)表面原子的成键本质为O原子的电子和周围表面原子的电子发生电子轨道重叠,即O原子的2s、2p轨道电子与表面的Zr原子的4p、4d轨道电子和Co原子的3d轨道电子发生了电子轨道重叠,出现了轨道杂化现象.研究结果对后续揭示ZrCo合金储氢材料在杂质气体中的毒化机制具有积极作用.

微心PDC钻头心部结构优化的实验研究

在油气勘探中,需要在地层中进行岩石取样同时保证钻头的破岩效率和机械钻速,因此需要对微心PDC钻头心部结构进行优化。通过在不同尺寸的3种不同岩性(砂岩、灰岩和花岗岩)的岩心柱上完成静压、折断、冲击3种破坏形式的破岩实验,设计及制造一只直径为152.4 mm的可变参数的微心PDC钻头,并在不同尺寸的砂岩岩心柱上完成室内台架实验。实验结果表明:折断的破岩效率最高,静压其次、冲击最小;与全覆盖的钻头相比,微心PDC钻头机械钻速提高49%~112%;微心PDC钻头岩柱的高度对钻头的机械钻速影响较小,而岩柱的直径对机械钻速影响较大;微心PDC钻头在3种岩样中均能实现体积破碎,产生大岩屑,能提高破岩效率和机械钻速,并得到3种破岩方式下的最优岩心柱尺寸。

Optimal UAV deployment in downlink non-orthogonal multiple access system:a two-user case

This paper investigates a unmanned aerial vehicle(UAV)deployment problem in a non-orthogonal multiple access(NOMA)system,where the UAV is deployed as an aerial mobile base station to transmit data to two ground users.An optimization problem is formulated by deploying the UAV for maximizing the sum rate of the two users.In order to solve the optimization problem,the feasible solution region is first reduced to a line segment between two users.Then,the optimization problem is simplified to a univariate problem,which can be solved by derivation under a certain situation,and the corresponding analytical solution is also provided.Moreover,a generalized algorithm,which considers 2 situations,is proposed to further determine the optimal UAV’s location.Specifically,four cases are discussed in the first situation.Extensive simulations are depicted to demonstrate effectiveness of the proposed algorithm and its superiority over the benchmarks in maximizing the two users’sum rate.

延性金属层裂自由面速度曲线特征多尺度模拟研究

以延性金属钽为研究对象,对钽在平板撞击下的层裂行为进行了多尺度下的数值模拟研究,从微观视角对自由面速度曲线上的典型特征进行了新的解读。在宏观尺度,对比分析了光滑粒子流体动力学法(smootfied particle hydrodynamics,SPH)与Lagrange网格法以及几种本构模型的模拟结果及其适用性。通过与实验数据的对比表明,Steinberg-Cochran-Guinan本构模型在层裂模拟中与实验数据吻合较好,通过改变加载条件获得了不同应变率下的自由面速度曲线,分析了不同应变率下的自由面速度曲线中的典型特征。在微观尺度,采用分子动力学方法获得层裂区域内损伤演化情况,揭示了宏观尺度自由面速度曲线典型特征所蕴含的物理内涵。分析表明,层裂表现为材料内部微孔洞形核、长大和聚集的损伤演化过程,自由面速度曲线上的典型特征与层裂区域的损伤演化过程存在密切关联。Pullback信号是层裂区域内微孔洞形核的宏观表征;自由面速度曲线的下降幅值在一定程度上反映了微孔洞的形核条件,由此计算得到的层裂强度实际上是微孔洞的形核强度。此外,Pullback信号后的速度回跳速率反映了微损伤演化的速率。

钽靶板在冲击下层裂过程的数值模拟

对平面冲击加载下延性金属钽的层裂行为开展了数值模拟研究。利用AUTODYN软件中的Lagrange与SPH求解模块,考察了3种本构模型Johnson-Cook、Steinberg-Cochran-Guinan与Zerilli-Armstrong的模拟结果,结合实验数据对模拟结果进行了验证;在此基础上,通过改变撞击速度与飞片厚度,获得了不同应变率下的自由面速度曲线,分析了不同应变率下的层裂特性。结果表明:在2.31×10^(4)~5.40×10^(4)s^(−1)应变率范围内,SPH求解器结合Steinberg-Cochran-Guinan本构模型的结果与实验数据具有较好的一致性;金属钽的层裂强度随拉伸应变率的增加而增大,在对数坐标系下近似呈线性关系;不同层裂强度计算方法得到的结果差异可达8%;随着拉伸应变率的增加,自由面速度回跳速率随之增长。最后,对自由面速度曲线中的特征参量的物理意义进行了解读。

格构增强木芯复材板的弯曲性能试验及其理论分析

设计一种新型格构增强木芯复材板,通过四点弯试验研究其抗弯性能。该复材板的面层及腹板为复合材料(FRP),芯材分为泡桐木和南方松两种。保持复材板截面尺寸不变,分别将1、2、3、4块木芯利用真空辅助树脂传递模塑工艺一次成型,从而改变格构腹板数目。此外,以纯木板作为对照试验标的物。结果表明:木芯种类会影响木芯复材板的抗弯性能;不同芯材的最佳格构数目也不同;格构数目增加不会导致复材板刚度产生线性增加。

A型肉毒神经毒素单克隆抗体的制备与化学发光酶免疫检测技术的应用

从A型肉毒神经毒素杂交瘤细胞中提取单抗基因并在哺乳动物系统中表达纯化,制备A型肉毒神经毒素单克隆抗体。应用化学发光酶免疫分析技术(CLEIA),建立A型肉毒神经毒素快速检测方法。通过cDNA末端快速扩增技术(RACE)检测杂交瘤细胞序列,以含有单抗基因的质粒为模板进行亚克隆,分别构建轻重链的表达质粒并转到JM108克隆菌株中,后通过质粒大抽试剂盒提取转染级质粒,再将质粒转染到哺乳动物细胞CHO中进行表达,最后亲和层析Protein G柱纯化抗体。利用双抗体夹心原理,优化出CLEIA法最佳检测方案。建立A型肉毒神经毒素CLEIA检测方法,并对该分析方法的检测限、专属性、耐用性逐一进行验证。制备了A型肉毒神经毒素单克隆抗体且建立了A型肉毒神经毒素快速检出方法,检测限为0.156 ng/mL;A型肉毒神经毒素与其他型别无交叉反应且其在不同溶剂介质中检测限不受影响,显示出良好的特异性和耐用性。应用该方法证明了100 U衡力^(Ⓡ)注射用A型肉毒毒素成品在0.02 mol/L,pH=7.8磷酸缓冲液中复溶检测效果最佳。本研究制备的A型肉毒神经毒素单克隆抗体和建立的A型肉毒神经毒素CLEIA检测方法具有良好的实用性,为A型肉毒神经毒素的临床检测及质控分析提供另一种思路和方法。