基于磁力控制的径向分区压边拉深工艺研究

本文提出一种由永磁体提供磁力的径向分区压边方法,可以获得更加合理的压边力分布.根据软磁材料的特点构建了磁极单元,通过瞬时低强度电流可以改变磁极单元的磁力状态.拉力实验证明磁极单元可以提供足够大的磁吸力,满足压边要求.温升实验的测量结果验证了磁极单元不会产生过热问题.根据拉深工艺特点,设计了基于电控永磁技术的压边装置和拉深模具,拉深过程中施加压边力无需持续通电,因此具有节能、安全的优点.采用理论推导确定了径向分区压边方法的可行性,并采用数值模拟分析了板坯上压边力的初始分布.结果表明,相对于整体压边,径向分区压边施加的压边力可以作用在更大的径向区域内.通过成形模拟进一步验证了径向分区压边方法的有效性,压边力沿径向分布更加合理,可以更好地控制板坯厚度的变化.最后,通过镀锌板的拉深实验证明电控永磁技术用于压边装置是可行的,径向分区压边方法可以有效抑制起皱,改善板坯成形效果.

声学数值计算的分区光滑径向点插值无网格法

针对标准的有限元法分析声学问题时由于数值色散导致高波数计算结果不可靠问题,将分区光滑径向点插值法(cell-based smoothed radial point interpolation method,CS-RPIM)应用到二维声学分析中,推导了分区光滑径向点插值法分析二维声学问题的原理公式。该方法将问题域划分为三角形背景单元,每个单元进一步分成若干个光滑域,对每个光滑域进行声压梯度光滑处理,运用光滑Galerkin弱形式构造系统方程,并按有限元中方法施加必要的边界条件。CS-RPIM提供了合适的模型硬度,能有效降低色散效应,提高计算精度。对管道和二维轿车声学问题的数值分析结果表明,与标准有限元法相比,CS-RPIM具有更高的精度和准确度,在高波数计算时这种优势特别明显。

基于分区径向基函数配点法的大变形分析

无网格法因为不需要划分网格,可以避免网格畸变问题,使得其广泛应用于大变形和一些复杂问题.径向基函数配点法是一种典型的强形式无网格法,这种方法具有完全不需要任何网格、求解过程简单、精度高、收敛性好以及易于扩展到高维空间等优点,但是由于其采用全域的形函数,在求解高梯度问题时存在精度较低和无法很好地反应局部特性的缺点.针对这个问题,本文引入分区径向基函数配点法来求解局部存在高梯度的大变形问题.基于完全拉格朗日格式,采用牛顿迭代法建立了分区径向基函数配点法在大变形分析中的增量求解模式.这种方法将求解域根据其几何特点划分成若干个子域,在子域内构建径向基函数插值,在界面上施加所有的界面连续条件,构建分块稀疏矩阵统一求解.该方法仍然保持超收敛性,且将原来的满阵转化成了稀疏矩阵,降低了存储空间,提高了计算效率.相比较于传统的径向基函数配点法和有限元法,这种方法能够更好地反应局部特性和求解高梯度问题.数值分析表明该方法能够有效求解局部存在高梯度的大变形问题.

桩侧扰动分区饱和土中桩竖向振动特性研究

考虑沉桩过程中桩周土受到扰动产生软化或硬化的现象,建立了饱和土中径向分区桩竖向振动简化模型,通过分离变量方法,得到了桩竖向振动频域解析解和时域半解析解。分析了分区土对桩竖向振动特性的影响,数值计算结果表明,土层模量比、分区半径和桩底支承系数对桩竖向振动有较明显的影响。研究结果还表明,在较强的振动作用下,由于分区软化或强化作用的存在,桩土间的实际相互作用减弱,采用均质土完全黏结模型过高地估计了土对桩的约束能力,采用本文的扰动分区模型可以较好地反映桩土间的软化和硬化现象。

基于控制水驱前缘速度的注采井组参数优化方法研究与应用

低渗致密油藏注水开发与中高渗油藏不同,井组见效极其不均衡导致无效注水是造成水驱采收率低的主要原因,有必要形成1套以油井同步见水为目标的注采参数调整方法来指导现场注水调整。结合延长油田低渗致密且油水混储的实际情况,建立了考虑毛细管力作用的平面分区径向流水驱前缘推进数学模型;通过优化注水强度与注采压差,形成了两端注采结构调整方法;定量研究了影响井组均衡水驱的3个关键因素。结果表明:通过调整注采井距和注采压差可有效解决渗透率级差导致的平面水驱不均衡的问题;当f w<60%时注采井距比对井组采出程度的影响较大,渗透率级差为20时对应的最佳注采井距比为1.5~2.0。对于注采井网固定的开发老区,主要通过控制各油井方向的生产压差来控制水驱前缘速度。基于两端注采参数调整方法,将D4430-8井组内注水井注水强度从1.87 m^(3)/(d·m)提高到2.50 m^(3)/(d·m),并通过调整3口油井的泵挂来改变注采压差。调整之后D4430-8井组综合含水由37.80%下降至25.29%,单井平均日产油量增加0.53 t,水驱开发效果明显改善。研究结果对低渗致密油藏注水开发老区改善平面波及效率具有重要指导意义。

考虑离散裂缝的非均质裂缝性气藏数值试井新模型

裂缝性气藏在我国油气资源中具有重要地位,其试井分析对储层评价和气藏开发具有不可或缺的作用。为了解决传统双重孔隙介质模型对天然裂缝表征不精确的难题,基于蒙特卡罗随机模拟方法和离散裂缝模型,表征了复杂分布的天然裂缝,构建了考虑离散裂缝和渗透率非均质性的径向复合裂缝性气藏数值试井模型(DFM-NM),绘制了不同参数下裂缝性气藏气井试井曲线图版,形成了解析试井初拟合、离散裂缝细拟合的试井分析方法,并开展了实例应用分析。研究结果表明:(1)裂缝性气藏不稳定流动阶段包括井筒储集和表皮效应阶段、内区裂缝影响阶段、内区径向流阶段、外区裂缝影响阶段和边界控制流阶段;(2)基于地质条件约束下的离散裂缝模型能较好表征复杂、非均质裂缝性气藏,克服了常规双重孔隙介质模型的缺点;(3)裂缝数目越多、裂缝平均长度越长,压力导数曲线下凹的幅度越大,内区裂缝参数对试井曲线形态的影响更大。结论认为,所建立的裂缝性气藏数值试井模型及粗细分步拟合方法适用于塔里木盆地裂缝性气藏,能更准确有效地评价储层、反演裂缝参数。研究成果具有良好的应用前景,可为裂缝性气藏参数反演和开发方案优化提供理论支撑,有助于我国复杂油气资源的科学开发。

熔盐球床堆堆芯燃料管理优化初步分析

核热泉高温堆是具有满功率自然循环特性的熔盐球床堆,其特有的冷却剂横向流动特性需要基于径向分区换料的燃料循环方案,以及相应的燃料管理优化分析方法。局部搜索算法和模拟退火算法是普遍应用于轻水堆换料优化问题的随机性优化方法。本文应用这两种方法对核热泉高温堆的换料优化问题进行了分析。分析结果表明,相比于局部搜索算法,模拟退火算法能以较高的概率跳出局部最优陷阱,获得全局最优的优化结果,且优化质量独立于初始解的选取。最终的优化结果给出了较好的堆芯功率展平与压制燃料中心温度的效果。针对核热泉高温堆的一维分区换料方式,模拟退火算法是非常合适的优化分析方法。