上随体Maxwell流体模型非定常流动的谱方法研究

作者采用谱方法,研究了上随体Maxwell流体管内非定常流动问题,并认为该问题实际上是一个高阶非线性偏微分方程的求解问题.先采用Chebyshev多项式的不同项数为基底的谱方法,将偏微分方程化为常微分方程组问题来处理.再用Laplace变换法和本征值方法求解常微分方程组,从而得到问题的解析结果.

圆管内上随体Maxwell流体流动的谱方法逼近

给出了[0,1]区间上的广义Chebyshev多项式及其相关性质。应用Chebyshev Tau方法高精度地模拟了上随体Maxwell流在水平圆管内的流动。通过管中心和其它管线的速度变化趋势,以及圆管径向的速度分布,描述了流场的整体流动特性,揭示了非牛顿流体管道流的速度过冲和振荡现象。计算结果表明:流体弹性对管中心流体的影响最大;且流体弹性越大,流动的不稳定性越强,松弛时间越长。

管内上随体Maxwell流体非定常流动的谱方法研究

采用谱方法研究了上随体Maxwell流体管内非定常流动问题,该问题可归结为一个高阶非线性偏微分方程的求解问题.采用Chebyshev多项式的不同项数为基底的谱方法成功地将偏微分方程化为常微分方程组问题来处理.用Laplace变换法和本征值方法求解常微分方程组得到问题解析结果.

管内上随体Maxwell流体模型非定常流动的解析法研究

采用解析方法研究了上随体 Maxwell流体管内非定常流动问题 ,指出了该问题可归结为一个高阶非线性偏微分方程的求解问题 .利用 Chebyshev多项式的不同项数为基底的谱方法成功地将偏微分方程化为常微分方程组问题来处理 ,然后用 L

柱坐标系下上随体Maxwell流体模型

从张量形式的上随体Maxwell流体的本构方程出发 ,推导出了在柱坐标系下的 6个方向的分量方程 ,并将此结果应用于管内非定常轴向流动中 .

周期压力梯度作用下管内上随体Maxwell流体不稳定流动的解析法

研究了随体Ｍａｘｗｅｌ流体在水平圆管内的不稳定流动．该问题可归结为无量纲速度分量的二阶偏微分方程的初边值问题．采用改进的Ｋａｎｔｏｒｏｖｉｃｈ方法，将该偏微分方程化为各级近似的二阶常微分方程组，通过解常微分方程组获得在周期压力梯度作用下的一阶、二阶近似变分解析解．

不同分数导数下Maxwell杂化纳米流体流动和传热变化的灵敏度分析

研究多孔介质中垂直拉伸板引起的分数阶Maxwell杂化纳米流体流动与传热现象,并考虑二阶滑移边界条件.利用分数阶剪应力和分数阶Fourier定律构建边界层控制方程.然后采用有限差分结合L1算法进行数值求解,并详细讨论分数导数参数增大时,各物理参数对该流体流动与传热影响的灵敏度变化.结果表明,Darcy数和滑移参数对平均表面摩擦系数的影响,以及滑移参数对平均Nusselt数的影响,对速度分数导数比对温度分数导数更敏感.Darcy数对平均Nusselt数的影响只对温度分数导数敏感,与速度分数导数几乎无关.此外,一阶滑移参数比二阶滑移参数对流动和传热的影响更大.

非均匀磁场下Maxwell磁纳米流体的拉伸流动与磁扩散分析

磁性纳米颗粒可以提升聚合物的导电性和导热性等性能,被广泛应用于机械、生物医学、能源存储等领域.当外界施加非均匀磁场时,感应磁场在高Reynolds数的情况下不可忽略.为探究磁性纳米颗粒对层流边界层内黏弹性流体非稳态拉伸流动与磁扩散的影响,将时间分布阶Maxwell本构方程与动量方程耦合,建立了二维不可压缩Maxwell磁纳米流体的速度与磁扩散偏微分方程组.采用有限差分法进行数值分析,通过控制磁性纳米颗粒种类、体积分数和磁参数大小,分析了流体的速度和感应磁场在边界层内的分布.研究发现:在熔融聚合物中添加Fe2O3纳米颗粒后,流体的速度、感应磁场最大,速度和磁边界层的厚度最厚;Maxwell纳米流体的松弛时间参数增大,速度与磁扩散均减小;另外,随着磁参数增大,流体的速度边界层厚度减小,磁边界层厚度增大;Fe3O4纳米颗粒的体积分数越大,流体流动越快,感应磁场越小.因此,非均匀磁场下在聚合物中添加磁性纳米颗粒的研究,为改善材料的性能给予了可参考的数据.

非傅里叶效应对Maxwell流体在垂直槽道中热对流不稳定性的影响

基于Maxwell流体在科学、工程和技术等各个领域的重要性,并且结合非傅里叶热传导效应在许多不同研究领域的广泛关注,文章研究了非傅里叶效应对Maxwell流体在垂直槽道中热对流不稳定性的影响.将传统傅里叶热传导模型加入一个包含热松弛时间的新瞬态项,得到了非傅里叶热传导方程.使用切比雪夫配置法数值求解了一个广义特征值问题,得到了时间增长率和中性稳定曲线随各参数的变化情况.结果表明,时间增长率会随着松弛时间参数Λ增加而增加.中性稳定曲线表明,在波数相对较小的范围内,松弛时间的影响几乎可以忽略.但是当波数较大时,松弛时间对热对流不稳定性的影响逐渐加剧.这表明Maxwell流体的弹性效应增强了垂直管道内的热对流不稳定性.对于傅里叶流体,中性稳定性曲线不会随着Prandtl数变化.另一方面,非傅里叶效应增强了热对流不稳定性,并且新的双曲型热传导方程使得中性稳定曲线产生了波动现象.进一步研究表明,这种波动会随着Prandtl数的增加而增强.当Prandtl数超过一定临界值时,中性稳定曲线同时出现稳态分支和振荡分支,而且在振荡分支中,不稳定性显著增强.

分数阶Maxwell纳米流体二阶滑移流动与热传递分析

在考虑二阶滑移边界的影响下,对多孔介质中垂直拉伸板引起的分数阶Maxwell纳米流体流动与热传递特性开展分析研究。利用分数阶剪切应力和分数阶Cattaneo热通量模型构建二维边界层控制方程,采用有限差分和L1算法进行数值求解。对不同物理参数下的速度、温度、平均表面摩擦系数和平均Nusselt数的变化趋势进行图形化分析。研究结果表明,牛顿流体的流动性能和热传递优于粘弹性流体;速度分数阶导数参数和温度松弛时间会恶化对流和热传递,而温度分数阶导数参数和速度松弛时间则促进对流和热传递;滑移参数降低了流体初始速度,一阶滑移参数对流动和热传递的影响大于二阶滑移参数;流动和热传递对各物理参数的敏感度随该物理参数的增大而下降。

Chebyshev谱方法研究非稳态Maxwell流体在轴向余弦振荡圆柱上的斜驻点流动

研究了非稳态Maxwell流体斜撞击轴向余弦振荡圆柱的斜驻点流动.首先,基于斜驻点流动特性,在柱面坐标系下求得关于压力的二阶常微分方程,对压强进行修正,建立了非稳态Maxwell流体在振荡圆柱上斜驻点流动的边界层模型.接着,合理的相似变换将模型转化,使用Chebyshev谱方法求得模型的数值解.结果表明,在贴近圆柱表面的流体随着圆柱体做周期性运动;圆柱的曲率越大越会使在同一时刻同一位置处的流体质点的速度越大;相反,非稳态参数及流体的记忆特性也会在更靠近圆柱壁面处阻碍流体流动.

胶东盘子涧金矿床成矿流体特征--来自包裹体、H-O同位素证据

盘子涧金矿床地处华北板块胶辽隆起区,栖霞—蓬莱金成矿带上。金矿的形成主要与区内控矿断裂——盘子涧断裂和中生代岩浆岩有关。为研究该矿床成矿流体性质及演化,并控讨矿床成因,对该矿床不同阶段的包裹体进行岩相学、显微测温、包裹体激光拉曼及H—O同位素分析研究。盘子涧金矿床成矿热液期可划分为4个成矿阶段,从早到晚分别是黄铁矿—石英阶段(Ⅰ阶段)、石英—黄铁矿(绢云母)阶段(Ⅱ阶段)、金—石英—多金属硫化物阶段(Ⅲ阶段)和石英—碳酸盐阶段(Ⅳ阶段)。其中Ⅱ、III阶段为主成矿阶段。不同成矿阶段的流体包裹体有3种类型,分别是富液气液两相盐水包裹体、含CO_(2)三相包裹体和纯液相包裹体。显微测温结果显示,成矿流体的完全均一温度介于142~348℃,主要集中于200~300℃,盐度介于4.44%~10.98%NaCl_(eqv)。石英的δD_(V-SMOW)值为-74.6‰~-68.5‰,δ^(18)O_(V-SMOW)值为+11.65‰~+13.92‰。显示成矿流体为中低温、低盐度的CO_(2)—H_(2)O—NaCl体系,来源于地幔,以岩浆热液为主,并伴有部分大气降水加入。矿床成因类型属石英脉型金矿。

黔西南望谟县打岩萤石矿床流体包裹体地球化学特征

黔西南望谟县打岩萤石矿床产于二叠系吴家坪组灰岩层间破碎带及P/T界面构造蚀变体中。通过萤石流体包裹体岩相学、显微激光拉曼光谱成分分析,探讨打岩独立萤石矿成矿流体性质、来源及成因机制,以丰富望谟县地区萤石矿研究资料,为下一步找矿勘查提供参考。该矿床流体包裹体主要发育气液H_(2)O包裹体(Ⅱ型)及少量富子晶包裹体,萤石流体包裹体均一温度为101~216℃,主要集中在130~150℃;盐度为0.17%~1.45%NaCl_(eqv),密度为0.84~0.96 g/cm^(3),属低盐度及低密度流体范围。成矿流体成分较为简单,固相成分为方解石(CaCO_(3))、气相成分主要为H_(2)O、微弱CO_(2),液相成分为H_(2)O,主要为NaCl-H_(2)O体系。打岩萤石矿床为金、锑矿成矿流体同源,属于该流体晚期阶段成矿产物。含F成矿流体沿南盘江深大断裂上涌通过P/T界面运移,与围岩发生水岩反应萃取围岩中的钙,在向地表运移中因大气降水加入使成矿流体发生冷却,同时构造扩容减压作用使成矿流体沸腾导致CaF2沉淀。在吴家坪组灰岩层间破碎带、节理裂隙及P/T界面虚脱空间等成矿有利部位形成交代充填型低温热液萤石矿床。

苏北盆地高邮凹陷花页1井古近系阜宁组裂缝脉体流体演化及其对页岩油充注过程的指示意义

苏北盆地页岩油勘探开发取得重大突破。高邮凹陷花页1井岩心观察发现,古近系阜宁组二段富有机质页岩中天然裂缝发育,脉体内保存了大量页岩油气流体活动迁移的信息。以阜二段页岩裂缝充填的方解石脉体为研究对象,综合运用矿物学、元素地球化学、地质年代学以及地质流体技术,聚焦页岩裂缝脉体的古流体来源、脉体形成时间以及流体包裹体特征开展深入研究,提出页岩含油层埋藏、抬升剥蚀过程中古温度条件与对应地质时间。阜二段页岩裂缝主要产状类型为层理缝、滑脱缝、剪切缝、收缩缝和张性缝,裂缝内主要充填一期纤维状方解石脉体,方解石脉体表现为偏还原环境热液流体的来源;始新世中期阜二段裂缝脉体捕获原生绿色荧光油包裹体、始新世晚期捕获次生蓝色荧光油包裹体和第四纪晚期捕获次生绿色荧光油包裹体,分别指示了富有机质页岩主要存在三期页岩油的充注过程。页岩油的充注主要在页岩最大埋深时期形成,三垛构造运动对于该地区页岩油的调整运移具有重要作用。

黏弹性纳米流体在垂直板上的自然对流与传热分析

基于分数阶Maxwell模型和分数阶Fourier定律构建黏弹性纳米流体在垂直板上的非定常二维边界层自然对流与传热控制方程,利用有限差分和L1算法获得数值稳定解,对不同物理参数下的速度、温度、平均表面摩擦系数和平均Nusselt数的变化趋势进行图形化分析。结果显示,速度和温度边界层均表现出短暂记忆和延迟特性;速度分数导数参数削弱了自然对流,而速度松弛时间的影响却相反;温度分数导数参数削弱了自然对流和热传导,而温度松弛时间的影响却相反。

多点亲和聚合修饰高磁饱和强度磁流体的性能研究

以有机铁为原料、有机碱为反应剂、N-甲基吡咯烷酮为反应溶剂制备纳米Fe_(3)O_(4)磁性颗粒,并对磁粉进行共聚物表面改性,以使磁粉在高磁粉含量条件下仍可均匀稳定地与癸烯均聚体基载液形成磁流体体系。采用振动样品磁强计、透射电镜、激光粒度仪、Zeta电位仪、红外光谱仪等对磁粉进行表征与分析,并对癸烯均聚体基磁性流体的稳定性进行分析。结果发现,经表面共聚物修饰的磁粉所制备的磁性流体在外加1.2T磁场作用下1400h后仍未产生磁液分离现象,磁饱和强度达到700GS以上。

腾冲小龙河锡矿床稳定同位素及流体包裹体特征研究

腾冲小龙河锡矿床稳定同位素、流体包裹体特征结果表明:δ^(34)S_(v-CDT)值+5.0‰~+8.1‰,平均+6.33‰,与花岗岩副矿物黄铁矿硫同位素δ^(34)S_(v-CDT)值范围(0‰~+5.7‰)一致,显示花岗岩浆水为主要成矿流体,具高温、高盐度、高密度特征;包裹体由两类包裹体组成,Ⅰ类NaCl-H_(2)O体系气液两相包裹体,气泡体积占包裹体体积5%~15%,各阶段石英中呈定向排列,锡石包裹体仅在云英岩型浸染状锡石阶段发育;Ⅱ类大气液比包裹体,气泡体积占55%~65%,次棱角状孤立分布,云英岩阶段石英内发育。云英岩阶段→石英脉阶段→晚期弱云英岩化阶段成矿期成矿流体从高温、高盐度向中高温、中高盐度持续演化。为典型的气化-高温热液云英岩型锡矿床。

杭锦旗地区二叠系储层油气成藏期次及流体势特征

杭锦旗地区是鄂尔多斯盆地北部重要的含油气区,油气成藏期次及流体势研究有利于探究油气充注的世代以及流体势的分布特征,并进一步判定成藏期油气的运移方向。本文以什股壕区块和十里加汗区块5口井的二叠系下石盒子组盒一段储层砂岩为研究对象,基于流体包裹体分析厘定油气成藏期次,并结合流体势理论计算研究区关键成藏期的流体势并揭示油气的运移方向。研究结果显示:什股壕区块盒一段储层油气的成藏时间为132~102 Ma;十里加汗区块盒一段储层油气的成藏时间为132~101 Ma。杭锦旗北部的什股壕盒一段储层油气的流体势为18 128~22 872 J/kg;杭锦旗南部的十里加汗区块盒一段储层油气的流体势为22 975~27 153 J/kg。本文认为研究区二叠系盒一段储层油气成藏时间在早白垩世,十里加汗区块整体的流体势要高于什股壕区块,油气具备由南部向北部运移的趋势。

东昆仑造山带海德乌拉铀矿床成矿流体特征研究

东昆仑造山带海德乌拉铀矿床是近些年西北地区最新探明的与火山岩有关的独立铀矿床,该矿床的发现为东昆仑造山带探寻热液型铀矿床提供了指示意义。本文选择与海德乌拉铀矿成矿期相关的透明矿物(粉红色方解石、紫黑色萤石及石英)作为研究对象,系统地开展C-H-O同位素和流体包裹体研究,查明该矿床成矿流体的来源与性质,并探讨矿床成因。研究结果表明,海德乌拉铀矿床成矿期石英中主要为H2O气液两相包裹体,少见CO_(2)-H2O两相包裹体;在粉红色方解石脉、紫黑色萤石脉中流体包裹体均含H_(2)O气液两相包裹体,在粉红色方解石脉中偶见纯液相包裹体,均未见到纯气相及含固相包裹体。成矿期粉红色方解石、紫黑色萤石及石英中包裹体均一温度范围分别为133~187℃(均值163℃)、127~204℃(均值169℃)、183~287℃(均值219℃),盐度范围分别为1.40%~7.02%NaCleq(均值3.65%NaCleq)、0.53%~3.06%NaCleq(均值1.26%NaCleq)、7.17%~17.26%NaCleq(均值为11.46%NaCleq)。流体包裹体气相成分以H_(2)O为主,另含少量CO_(2)等。C-H-O同位素实验数据表明,流体中δ^(13)CFluid-V-PDB、δDFluid-V-SMOW、δ^(18)OFluid-V-SMOW值的变化范围分别为1.59‰~1.00‰、71‰~63‰、0.03‰~3.72‰,表明成矿流体并非单一来源,可能为大气降水与岩浆水混合来源。此外,沥青铀矿的沉淀主要是由于流体与围岩的相互反应所引起的物理化学条件变化加上流体沸腾/CO_(2)去气,最终导致了沥青铀矿等成矿物质发生大规模的卸载与沉淀。

胶东大尹格庄金矿成矿流体时空演化及矿床成因:来自流体包裹体、成矿元素和H-O-S-Pb同位素证据

大尹格庄金矿位于招平成矿带中段,是胶东地区典型的构造蚀变岩型金矿床,储量达到超大型规模,但关于该矿床的成因类型尚存在较大争议。在详细野外地质调查的基础上开展了该矿床成因和成矿流体纵向变化特征研究。流体包裹体研究表明,成矿流体为中温、低盐度、中低密度的H_(2)O-CO_(2)-NaCl±CH_(4)体系。从成矿早期到晚期各阶段(Ⅰ~Ⅳ阶段)均一温度和盐度逐渐降低,密度逐渐增加。氢氧同位素组成显示成矿流体早期以岩浆水为主,后期有大气降水的混入,主成矿阶段可能存在流体沸腾作用;黄铁矿硫铅同位素组成表明成矿物质来源于深源壳幔混合岩浆。成矿过程和背景总体与胶东其他金矿床类似,形成于克拉通破坏环境。浅部与深部流体和物质组成的对比研究表明,在垂向纵深范围内成矿流体性质、金银成矿强度和金成色稳定一致,金沉淀具有宽泛而稳定的环境,指示大尹格庄金矿床深部仍然具有很大的成矿潜力和找矿空间。