溶蚀作用下古岩溶盆地系统中介质场演化模拟

为了研究古岩溶盆地在溶蚀作用下碳酸盐岩油气储层介质场的演化规律,基于地下水渗流理论和碳酸盐溶蚀动力理论,用数值模型模拟了均质盆地和非均质盆地2种岩溶盆地含水系统发育过程。岩溶盆地含水系统演化过程中总伴随着裂隙差异溶蚀,不管均质盆地还是非均质盆地,都越来越非均质化,强溶蚀带集中在潜水位及优势裂隙附近,在侵蚀基准面和构造裂隙及层理等大裂隙处会形成高孔隙率、渗透率的良好储层。受介质场非均质化反作用,岩溶高地区潜水位随系统演化不断下降,潜水面处的强烈溶蚀随水位不断下切而使高地区改造成竖直裂隙发育的厚储层;坡地区水平径流活跃,易于形成水平裂隙发育的储层;平原区水位相对稳定,溶蚀作用主要发生大裂隙和侵蚀基准面处,但在大裂隙网内经溶蚀可形成局部高孔隙率储层。对比两子模型发现,在岩溶盆地含水系统中,主导渗流场都要经历由局部流场向二级流场、二级流场向全局流场的转变,前者发生在坡地区内部,后者发生在坡地区与平原区之间;流畅的渗流场转换更有利于介质场发育,受大裂隙网导水作用,非均质盆地比均质盆地更快捷、更顺利地实现主导流场升级,溶蚀作用更强烈,3 ka后非均质盆地比均质盆地的孔隙率增幅大34%。

Schlgle模型与随机介质场中气体相变研究

文中借鉴Schlogle反应动力学模型，建立了在多孔介质随机场中气体状态演化才程．得出由于随机介质场的作用，将影响流体系统内部的宏观动力学行为．改变其相变特性。

抽水井周围饱水介质场三维水位动态观测及地下水流运动特征

利用设计建造的抽水试验装置,采取多项潜水及承压水的抽水试验,获得大量的抽水井周围饱水介质场三维动态观测数据。试验发现:无论是潜水还是承压水状态,抽水井附近观测井的水位变化,均具有距抽水井愈远愈高、愈近愈低的漏斗状分布,抽水井附件的地下水位降落漏斗是显著的;同时发现每个观测井不同高度上的观测点的水位,均呈现上高下低的特征,说明地下水具有由上到下的运动分量,地下水由周边的供水边界向抽水井聚集运移时,运动方向是下斜向的,潜水如此,承压水也如此。分析认为,这是水头压力与水体自身重力同时起作用的结果。由此推断,在抽水时,靠近承压水含水层顶板存在强势水流,且越靠近补给源,这种强势水流越强。

高压SOI器件介质场增强

提高纵向耐压是研究绝缘体上的硅(Silicon-on-insnlator,简称SOI)高压器件之瓶颈,经过多年研究,总结出了SOI高压器件介质场增强(Enhanced Dielectric Layer Field,简称ENDIF)理论与技术,通过增强介质埋层电场来提高击穿电压。给出增强介质埋层电场的3项技术,即在埋层上界面引入电荷、降低埋层介电系数、采用超薄顶层硅。基于ENDIF,提出了一系列SOI高压器件结构,即电荷型SOI高压器件、低k和变k埋层SOI高压器件、薄硅层阶梯漂移区SOI高压器件,建立了相应的耐压模型,并研制出大于700V的双面电荷槽SOI横向扩散金属氧化物半导体(Laterally Diffused Metal Oxide Semiconductor,简称LDMOS)。

不规则介质采场模糊渗流的数学模型

由于采空区陷落岩石构成的气体孔隙渗流介质空间是极度复杂和不规则的，并且目前还不存在可行的手段对采空区内部状态进行观测。利用传统的数学物理方程描述的渗流问题的精确解与采空区岩石陷落形成严重不规则介质空间的现实是不相符的。本文提出了采场气体渗流的模糊微分方程，给出了模糊渗透性系数和非均匀孔隙介质采场气体稳定渗流的模糊解概念。

两相介质随机场的随机谐和函数表达

给出了两相介质随机场的定义,引入均匀性假定以作为两相介质随机场表达的基础.采用随机谐和函数生成标准高斯随机场,并将其作为生成两相介质随机场的中间量.通过引入Nataf变换和Hermite多项式展开,给出了两相介质随机场和标准高斯随机场之间的变换关系.由此,可以给出标准正态随机场与两相介质随机场之间相关函数的关系,将标准高斯随机场转化为目标两相介质随机场.通过数值算例验证了采用随机谐和函数表述两相介质随机场的正确性.

注F场氧介质总剂量辐照的研究

分析研究了注F场氧MOSFET的辐射响应特性，结果表明，由于F离子具有负电中心、替换部分弱键和应力健等的作用，导致含F场氧介质具有很强的抑制电离辐射损伤的特性。场氧厚度与辐射损伤直接相关连，而沟道宽度对辐射损伤的影响不大。

分层介质场问题中边界条件分割法的收敛性与误差分析

证明了分层介质场问题中边界条件分割法的收敛性,并给出了误差估计.

方位各向异性粘弹性介质波场数值模拟

当地震信号通过复杂地球介质时,地层除了表现为各向异性,还表现为内在的粘弹性特征。理想的地球介质模型应该能够模拟岩石的各向异性特征和衰减特征。本文给出了各向异性粘弹性介质模型的波动方程及其差分格式,并利用有限差分法实现了地震波波场数值模拟。结果表明了该介质模型中地震波场特征与各向异性主轴方位和介质的粘滞性参数之间的关系。

理论力学研究性教学新探索:刚体运动基点法公式与连续介质速度场分解

基础力学课程体系是现代工程教育的重要基础。理论力学作为力学课程体系的起点,提供了力学基本概念和原理。一方面,以离散体系(质点/刚体)为研究对象的理论力学与以连续体系(介质/变形微元体)为对象的连续介质力学,它们之间既存在密切联系又差异明显;另一方面,源于理论/经典力学的动力系统理论和非线性科学研究对应用力学学科产生了广泛影响。围绕这两个侧面,作者将在《理论力学研究性教学新探索》系列教研论文中阐释它们之间的联系。本篇探讨刚体运动基点法公式和连续介质速度场分解之间的关系,它们分别给出刚体模型和连续介质模型的速度分布规律,前者依赖刚体转动角速度矢量,而后者由速度梯度张量所刻画。本文将说明,两者存在对应理论关系,且刚体基点法公式是连续介质速度场分解的退化形式,即忽略变形效应。

计算介质球极化场的一种简单方法

各向同性均匀介质球在均匀电场中被极化而具有电偶极矩，成为激发电场的二次源，在空间发生电场。本文利用一个简单变换，把问题变换为一个均匀带电球体电场问题。此种分析方法不需用特殊函数，而且物理概念清晰，易于理解。

新型前栅场发射器件的研究

采用刻蚀型介质制作前栅场发射器件。该器件中阴栅结构的形成是利用刻蚀工艺刻蚀介质层,一次性实现栅孔和阴极电极的连通,最后利用电泳沉积工艺转移碳纳米管制备成阴极发射点阵。该工艺避免了对准或套印,使前栅场发射器件制作工艺更简单,降低了成本,更容易实现大面积制作。场发射测试表明当阳压在1500和2000 V时,栅压都能够有效地控制阴极的电子发射。

香烟烟雾下高压微静电强电介质过滤性能

以香烟烟雾为尘源,测试了颗粒污染物不同粒径分布时高分子聚合物强场电介质过滤材料的过滤效率、压力降、臭氧(O 3)产生量,以及组合过滤器的过滤效率随迎面风速的变化。结果表明:过滤效率随迎面风速的增大呈先增大后减小的趋势,峰值在风速1.0 m/s左右,此时粒径大于0.5 μm颗粒物的过滤效率超过65%;迎面风速越大,压力降也越大;O 3 最大发生量为0.03 mg/m ^3 ,小于GB 3095—2012限值。在风速约为0.85 m/s时,对于粒径≥1.0 μm的颗粒物,组合过滤器的过滤效率最大,为99.31%。参照欧盟关于过滤器分级的标准,高分子聚合物强场电介质材料可替代部分传统中效过滤器。

简易试验沙槽地下水流分异模拟试验

以简易试验沙槽模拟为研究手段,GMS软件模拟为辅助验证,研究排泄条件、介质结构、局部热源对地下水流系统的影响。试验发现:排泄点的增加导致地下水流系统由简单向复杂转变;弱透水或隔水介质的加入,使地下水流形态发生巨变,循环可由潜循环向深循环转变;热源仅在其附近一定范围内引起流线偏移,温度的升高导致流体渗流速度加快。

薄硅层阶梯埋氧PSOI高压器件新结构

基于介质电场增强ENDIF理论,提出了一种薄硅层阶梯埋氧型部分SOI(SBPSOI)高压器件结构。埋氧层阶梯处所引入的电荷不仅增强了埋层介质电场,而且对有源层中的电场进行调制,使电场优化分布,两者均提高器件的击穿电压。详细分析器件耐压与相关结构参数的关系,在埋氧层为2μm,耐压层为0.5μm时,其埋氧层电场提高到常规结构的1.5倍,击穿电压提高53.5%。同时,由于源极下硅窗口缓解SOI器件自热效应,使得在栅电压15V,漏电压30V时器件表面最高温度较常规SOI降低了34.76K。

一种新的基于E-SIMOX衬底的PSOI高压器件

首次提出了一种新的采用E-SIMOX技术的界面电荷岛结构的PSOI高压器件(NI PSOI)。该结构在SOI器件介质层上界面注入形成一系列等距的高浓度N+区。器件外加高压时,纵向电场所形成的反型电荷将被未耗尽N+区内高浓度的电离施主束缚在介质层上界面,同时在下界面积累感应电子。详细研究NI PSOI工作机理及相关结构参数对BV的影响,在0.375μm介质层、2μm顶层硅上仿真获得188 V高耐压,较常规结构提高54.1%,其中附加场EI和ES分别达到190 V/μm和13.7 V/μm。

一种部分超结型薄层SOI LIGBT器件的研究

基于介质场增强(ENDIF)理论,提出了一种部分超结型薄硅层SOI横向绝缘栅双极型晶体管(PSJ SOI LIGBT)。分析了漂移区注入剂量和超结区域位置对器件耐压性能的影响,并在工艺流程中结合线性变掺杂技术和超结技术,使该器件实现了高垂直方向耐压和低导通电阻。测试结果表明,该器件的耐压达到816 V,比导通电阻仅为12.5Ω·mm^(2)。

位移电流密度的分解及应用

研究发现,在空间介质场域中时变电场位移电流密度与麦克斯韦定义的时变电场位移电流密度是不一致的。时变电场位移电流密度应分解为时变电场两极板之间电流的源点电流密度与时变电场极化束缚电荷位移电流密度之和,因此建立了空间介质场域麦克斯韦第一修正方程。修正方程表明,空间介质场域仅仅存在时变极化束缚电荷位移电流和漏电流在该场域产生的时变磁场。该修正方程将对基于麦克斯韦第一方程建立的电磁场、电磁波及相关学科的理论与工程应用方程产生重大影响。

TOUGHREACT搭接FLAC^(3D)算法

多孔介质THM多场耦合分析在诸如核废料地质储存、干热岩和CO2地质埋藏等地质科学领域广泛应用,鉴于其计算的复杂性往往需要借助数值手段。基于角点-中心点网格转换以及三维三点拉格朗日插值方法,通过编制程序将TOUGHREACT和FLAC3D搭接,实现了多相多组分流体-温度-岩石力学的耦合计算分析。为了验证程序的效率及适用性,构建了Salah场地深部咸水层CO2储存数值模型,模拟CO2连续注入3a的地下流体运移和储、盖层的岩石力学变化,并将地表位移与inSAR实测值进行了对比分析。以此为基础进一步模拟了中国西部某盆地CO2地质储存三维筒注模型。结果表明:搭接程序能平滑连接TOUGHREACT和FLAC3D,其考虑岩石力学影响下的注入压力和地表位移等成果符合理论及实际监测规律,同时得到岩石孔隙率、渗透率随CO2注入时间增加而变大的结论。

探地雷达法在调查地下空洞中的应用研究

探地雷达是利用介质间的电导率、介电常数等电性差异分界面对高频电磁波(主频为数十兆赫至数百兆赫)的反射来探测地下目标的。地下空洞探查一直是工程界的难点,如何进行高效、大面积、非破损的探查,是许多单位都一直在努力加以解决的问题。随着电子技术的发展,探地雷达作为一种应用范围广、稳定性高的仪器,逐渐得到重视,它的应用领域的拓展,也是各引进该仪器的单位一直在努力的方向。针对高水位地区的介质场,如果能研究出一种比较可靠,能够大面积普查的空洞调查技术,将会对提高核心竞争力和扩大市场份额起到积极的作用。