鱼骨型分支井SAGD分支形态优化及采出程度变化规律

风城油田低物性段普遍发育,储层非均质性严重。鱼骨型分支井SAGD通过分支深入储集层可改善常规SAGD蒸汽腔扩展受限的问题。为了达到最佳开采效果,有必要对鱼骨型分支井SAGD的分支形态进行优化,并掌握影响采出程度变化的规律。为此,利用油藏数值模拟及正交实验设计的手段,确定分支参数对提高采出程度具有敏感性,并优化分支参数,分析不同储层物性下分支参数对采出程度的影响规律。将研究成果应用于风城油田,该研究区块的最佳井型部署方案为:分支长度为120 m、分支数量为4条、分支角度为75°、分支异侧为非对称分布、分支间距为100 m。通过研究可知,各分支参数的影响权重以储层渗透率2.0 D为明显的分界点:当储层渗透率小于2.0 D时,主要影响因素为分支长度、分支数量;储层渗透率为2.0 D时,分支角度、分支间距的作用开始变强。研究成果对风城油田SAGD驱进一步提高采收率具有重要的指导意义。

非线性曲面梁形态优化及恒压支撑装置设计

基于超前支护设备顶梁支撑结构研究一种恒压支撑装置的设计方法,恒压支撑装置由正刚度线性弹簧、负刚度非线性平面曲梁及承压气囊组合而成。通过对巷道顶板应力场分析,得到支撑结构的边界条件;利用B样条曲线简述负刚度非线性平面曲梁的特点;基于遗传算法与非线性有限元法对负刚度非线性平面曲梁进行形态优化设计;依据恒压支撑装置的工作原理,对线性螺旋弹簧刚度/强度特性进行分析与设计;对恒压支撑装置的零部组件进行设计,实现支撑装置输出压强大小恒定及自我保护功能。恒压支撑装置设计方法为综掘巷道超前支护研制提供了有力技术支撑。

城-景环游:滨江环湖城市中心区的形态优化研究

滨江环湖城市中心区因其自然形态与城市形态相互融合,具有湖面水体开阔、观景点位自由、界面环形观览、视廊通透绵长的观赏特点。作为滨水中心区的典型类型,如何依托其滨江环湖的双重特点进行设计优化是当前研究的重点。聚焦滨江环湖城市中心区,基于国内外相关研究对其景观要素进行梳理并总结出4类特征,即前景开阔、动态观览、环形画卷、视野通透。进而结合其景观特征分别从点景、叠景、透景3个维度进行标志高层、观赏界面、景观视廊的设计优化。以重庆市万州中心区作为实证案例,对滨水界面进行设计优化,依托功能和类型合理布局标志建筑,结合自然要素打造城市超级视廊,以期为滨江环湖城市中心区形态优化提供设计方法及策略参考,提升城市空间品质。

基于节点构形度的自由曲面网壳结构形态优化研究

为获得形式自由且受力性能合理的自由曲面单层网壳结构形态,以单位力作用下的位移响应作为结构连接性能的衡量参数,同时为保证结构曲面的光顺性引入NURBS技术,基于考虑荷载作用的结构节点构形度评价指标,提出了相应的自由曲面结构形态优化方法。将结构控制点的坐标作为优化变量,节点构形度最小值的最大化作为优化目标,综合结构总用钢量、最大节点位移和构件长细比等约束条件,采用遗传算法对结构的曲面形态进行优化。结果表明,节点构形度可以准确反映节点的连接性能,采用遗传优化算法优化结构的曲面形态,可获得杆件以受轴压为主的结构形态,受力模式得到有效改善,受力合理,保证了结构极限承载力及其安全性。

椭圆鞍形单层正交索网结构解析计算方法与形态优化

常见的单层正交索网结构由马鞍面和椭圆柱面相切而成,该类型结构在国内外的大型场馆、公共建筑中得到广泛应用。该文提出一种连续化解析计算方法,以求解椭圆鞍形单层正交索网结构的变形、内力和最优形态,求解过程中仅需解一元方程。计算方法利用平衡方程、变形协调方程,以竖向位移为未知量,推导了正交单层索网连续化计算公式,采用伽辽金法求得近似解。在此基础上,以外环梁平面内弯矩最小为优化目标,以中央承重索垂度为优化变量,以索力、竖向位移和矢跨比为约束条件,利用外环梁弯矩计算公式,通过求解方程得到结构的最优形态并给出优化流程。最后对一个简单算例分别采用有限元法与解析法计算,验证了解析法所得位移、索力、外环弯矩和形态优化结果的准确性。在结构初步设计阶段,利用该解析计算方法,可快速得到荷载态下结构的位移、受力情况和最优形态,避免了有限元法编程、反复试算的繁杂过程。

塔尔煤田Ⅱ区块露天煤矿南帮边坡空间形态优化

为解决巴基斯坦塔尔煤田Ⅱ区块露天煤矿南帮原设计到界边坡形态不合理问题,采用二维与三维相结合的分析方法来进行边坡稳定性分析,基于简化Bishop法、剩余推力法以及数值模拟分析方法对巴基斯坦塔尔煤田Ⅱ区块露天煤矿南帮边坡空间形态进行优化,确定了到界边坡的最优空间形态。研究结果表明:塔尔煤田Ⅱ区块露天煤矿南帮横采内排追踪距离应控制在100 m以内,优化设计后的边坡空间形态与原设计对比,整体边坡角增大2°,回采煤炭资源增加8.858×10^(6)t,剥采比为0.5,有利于实现煤炭资源的最大限度回采。

基于三维稳定性算法的含水边坡形态优化研究

针对南芬露天铁矿南端帮含水边坡形态优化问题,应用平面凹陷形边坡三维稳定性算法配合二维刚体极限平衡法及对南芬露天铁矿南端帮含水边坡进行形态优化。研究结果表明,南芬露天铁矿南端帮到界边坡形态为:+262平盘宽度40m,+238、+214平盘宽8m,+178平盘宽12m;南端帮到界边坡的破坏形式属于圆弧滑动;岩土体自重、南部河流渗流弱化及自身强度特征是造成南芬露天铁矿南端帮到界边坡发生圆弧滑动的诱发因素。

塔尔煤田Ⅱ区块露天矿到界边坡形态优化

针对露天煤矿到界边坡形态优化问题,以塔尔煤田Ⅱ区块露天矿北帮到界边坡为工程背景,综合考虑安全、技术、经济三方面因素,在分析边坡断面形态效应的基础上,基于极限平衡法提出一种近水平露天煤矿边坡自下而上的分段优化方法。采用该方法对塔尔煤田Ⅱ区块露天矿北帮边坡形态进行优化,优化前后对比可见,整体边坡角提高3°,回收煤炭增加6.3324×10^(6)t。研究结果表明:合理利用边坡的断面形态效应与三维效应,可在保证安全的前提下最大限度回收边坡压煤。研究结论可为类似的边坡形态优化提供借鉴。

超临界流体微孔注塑发泡制品的泡孔形态优化研究现状

在节能减排背景下,超临界流体微孔注塑发泡制品的应用对实现交通载具轻量化具有重要意义。超临界流体微孔注塑发泡工艺中泡孔形态的调控对产品质量控制而言非常关键却不易实现。为此,首先针对超临界流体注塑发泡的工艺流程,剖析了导致泡孔形态不均的原因;其次综述了工艺参数、材料改性、工艺方法改进及辅助发泡技术的泡孔形态调控方法,并对相应的泡孔调控机理进行归纳总结;最后,对超临界流体微孔注塑发泡工艺的发展方向做出了展望。

黑龙江某露天煤矿软岩复合边坡动态稳定性研究及形态优化

为了保证黑龙江某露天煤矿边坡的稳定,减小滑坡风险,基于工程地质、边坡工程、岩土力学等基础理论,结合现场调查,建立典型地质剖面,利用数值模拟、边坡稳定性计算等方法对其复合边坡的破坏机理、动态稳定性进行分析研究,进而对复合边坡形态进行分阶段优化。结果表明:研究区复合边坡潜在滑动模式为沿煤层底板“坐落-滑移式”破坏,东端帮-外排土场复合边坡现状条件及边坡参数优化后稳定系数满足安全储备系数要求,设计边坡存在潜在滑坡风险;通过形态优化,当内排无法及时跟进时整体边坡角需控制在16°以内,内排可及时跟进情况下,整体边坡角可提高大到18°,同时可提高煤炭回收率。

基于感性工学的儿童水杯形态优化设计研究

面向儿童这种特殊人群,好的形态设计可以传达语义,从而影响儿童的感性认知。文章基于感性工学的相关理论,探讨儿童水杯形态设计要素与感性意象间的关系。研究通过获取感性意象、筛选研究样本和感性语汇、建立分析模型、量化形态要素和感性意象之间的关联度进行设计优化,并根据研究结果提出相应的形态优化设计策略,通过设计和实验证实了设计策略和研究方法的可行性。以期提升儿童水杯的情感价值和市场竞争力,也为相关设计研究提供参考。

产品造型设计中的形态优化——评《产品设计造型》

随着大众审美水平的提升,产品外观成为消费者做出购买决策的重要影响因素。产品造型设计正是基于这一市场需求,将产品的审美性与功能性结合起来,打造出个性化的产品外观,以更好地吸引消费者,提高产品的竞争性与附加价值。通常,产品造型设计涉及产品形态、色彩、比例等多个要素。在此,笔者以产品造型的形态设计为对象,探究产品形态要素的优化设计方法。

塔尔煤田Ⅱ区块露天矿外排土场边坡形态优化

为了解决露天煤矿外排土场边坡形态优化问题,基于逐水平形态优化理论,提出了外排土场边坡形态优化方法;以塔尔煤田Ⅱ区块露天矿外排土场边坡为工程背景,综合采用刚体极限平衡法与数值模拟技术,分析了原设计外排土场各帮边坡稳定性,对外排土场各帮边坡形态进行了优化,并分析了外排土场形态优化带来的经济效益。结果表明:外排土场各帮边坡+100 m水平设计平盘宽度为25 m,+120 m水平设计平盘宽度为20 m,新设计参数的外排土场比原设计参数的外排土场可多容纳9.16 Mm3的排弃物料,实现了在保证安全的前提下最大限度提高外排土场收容能力。

露天矿顺倾软弱基底内排土场边坡空间形态优化

针对顺倾软弱基底内排土场边坡的空间形态问题,以白音华三号露天矿为工程背景,基于刚体极限平衡与三维数值模拟的手段,分析了内排角度及内排土场发展至不同工程位置对内排土场边坡稳定性的影响。研究结果表明:白音华三号露天矿内排土场边坡滑坡机理为基底弱层在排弃物料自身重力作用下产生塑性屈服,与排弃物料内部产生的滑面贯通,形成以剪切圆弧为侧界面、基底弱层为底界面的切层-顺层滑动;内排土场边坡参数为内排推进距离1 000 m,内排角度14°,平盘宽度67 m时满足安全要求;顺倾软弱基底内排土场边坡随着内排边坡角的减小及推进距离的增加,内排土场边坡稳定性近线性增加,且内排边坡角对边坡稳定性的影响较显著,据此可确定顺倾软弱基底内排土场边坡的空间形态。

膜结构的多目标形态优化

根据膜结构的力学特点,建立膜结构的多目标形态优化模型,确定"刚度最大"、"受荷后应力分布最均匀"和"支座反力最小"为优化目标,并明确各目标的数学表达形式;重点比较用于描述刚度的三种表达形式(应变能、最大位移和平均位移)在力学概念及优化结果上的区别;通过加权系数法将多目标优化问题转化为单目标问题,并采用遗传算法进行求解;最后,给出相关算例对上述理论和方法进行验证。研究结果表明:膜结构形态优化模型是有效的、实用的;采用不同的刚度描述指标对优化结果影响很大,其中,应变能最能反映膜结构刚度的本质,优化结果也更为合理;结合加权系数法和遗传算法,可以获得各项力学性能均较为理想的优化结果。

含弱层复合煤层露天矿边坡空间形态优化设计

为探究弱层赋存位置及形态对复合煤层露天矿边坡滑坡模式的影响,采用剩余推力法与FLAC3D数值模拟法,结合露天矿采场自上而下逐水平形成的特点,提出一种新的复合煤层露天矿边坡参数逐阶段优化方法,将该方法应用于霍林河南露天矿,分3个阶段优化设计了该矿顶帮复合煤层边坡空间形态,避免了霍林河南露天矿顶帮未降深至坑底时就沿17煤底板弱层发生滑坡.研究结果表明:优化后弱层2以上边坡角由23°提高至27°,多采出17煤197.5万t,多剥离岩量为81.6万m3,剥采比为0.413 m3/t.

自由曲面索支撑空间网格结构形态优化

索支撑空间网格结构是一种新型的单层网壳形式,主要应用于玻璃采光顶结构中。由于目前对自由曲面索支撑空间网格结构形态方面的研究国内外还相对较少,为此提出了一套适用于该类结构的形态优化方法。该优化方法采用结构整体应变能为优化目标、结构高度为优化变量、共轭梯度法为优化算法。根据索支撑空间网格结构的建模方法,将优化结构整个曲面转化为优化结构的准线和母线。采用该方法对自由曲面索支撑空间网格结构进行形态优化研究,得到结论如下:首先,采用本文形态优化方法,收敛速度快,形态优化后结构的力学性能提高很大;其次,形态优化过程中平面四边形网格属性不变,优化变量少;最后,对优化后的离散网格重新进行拟合生成曲面,对该曲面重新划分网格,保证网格长度相等。重新划分网格为结构构件加工和施工提供了便利,而且结构力学性能削弱不大。

分支井产能预测模型及分支形态优化

海上油田开发受平台空间限制,应用多分支井开发具有明显的技术与经济优势,但是,随着分支数量的增加,准确预测多分支井产能,降低其在油田开发中的风险是非常必要的。由格林函数和源函数,应用叠加原理和镜像反映法,推导了盒状封闭油藏中任意井眼轨迹的油藏渗流模型;根据质量守恒定律和动量守恒定律建立了井筒变质量流动压降模型,并由连续性方程将油藏渗流模型与井筒变质量流动压降模型耦合求解,从而建立了任意井眼轨迹油井产能预测模型,通过该模型分析了分支井分支位置、分支角度和分支对称性对产能的影响,在此基础上对分支形态进行了优化。结果表明,增加分支与主井筒之间的夹角,能够有效降低分支与主井筒间的干扰,但当分支夹角受钻井技术限制时,增加分支长度可提高产能;分支布置在主井筒跟部,并采用非对称分布可有效提高产能。

露天矿土-岩复合逆倾边坡空间形态优化

针对露天矿土-岩复合逆倾边坡到界边坡形态设计问题,结合达连河露天煤矿外排土场北帮—采场顶帮复合逆倾边坡的工程实际,基于刚体极限平衡与三维数值模拟的手段,研究了露天矿土-岩复合逆倾边坡的滑坡模式及稳定性规律,设计了最终边坡形态,确保北帮到界过程中煤炭资源回采的安全。研究结果表明:达连河露天煤外排土场北帮—采场顶帮复合逆倾边坡的滑坡模式为圆弧滑动;使外排土场北帮—采场顶帮复合逆倾边坡满足安全要求的采场边坡角为33°;露天矿土-岩复合逆倾边坡岩体的破坏形式为拉张-剪切复合型,岩体自重作用下的坡脚处应力集中造成的局部岩体破坏是整体边坡失稳的诱发因素。

基于B样条曲线的自由曲面索支撑空间网格结构多目标形态优化

对自由曲面索支撑空间网格结构进行多目标形态优化研究。首先根据索支撑空间网格结构的建模方法,将优化结构整个曲面转化为优化结构的准线和母线。其次为保证优化后的自由曲面光顺,引进B样条曲线建立曲面,并将B样条曲线已知点作为优化变量。出于不同结构设计需要,选用力学指标和几何指标、或力学指标和经济指标、或不同性能力学指标组合作为多优化目标进行结构优化。得到结论如下:首先,采用本优化方法,优化前后曲面形状变化不大,适用于对给定初始曲面结构进行形态优化。其次,以应变能和用钢量为优化目标,属于融合了截面优化和形态优化的多目标优化,其对于索支撑空间网格结构效果较好,具有较高的工程实用价值。最后,以应变能和杆件长度均方差为优化目标,所得优化结果对杆长均方差和应变能加权系数变化不敏感,可满足杆长均匀性和结构力学要求。