基于树状分叉裂缝网络的致密气藏压裂水平井产能预测模型

致密气藏压裂水平井产能预测时常常将裂缝简化为直线状裂缝,而实际地层中裂缝形态一般较为复杂,因而导致其产能预测的准确性受到一定程度的影响。基于更符合实际复杂裂缝形态的树状分叉裂缝网络,考虑了裂缝的形态特征及气体的滑动效应,建立了压裂水平井产能预测的新模型,并进行了产能的敏感性分析。计算结果表明,相比于直线状裂缝模型,树状分叉裂缝模型给出的水平井产能要高,其与树状分叉裂缝长度分形系数和分叉级数正相关,与分形角度负相关,与宽度分形系数几乎无关。此外,水平井产能随努森数和泄压半径增大而减小,随裂缝间距和长度的增大而增大,受裂缝渗透率的影响较小;裂缝产能与裂缝间距正相关,与裂缝渗透率几乎无关;然而裂缝长度的增加仅使两端裂缝的产能增加,中间裂缝的产能却有所减小。研究结果对致密气藏压裂水平井的设计和开发具有一定的指导意义。

随机分布树状分叉网络渗流特性的分形研究

基于Darcy定律和Hagen-Poiseuille方程,应用分形理论研究了母管直径分布具有分形分布的树状分叉网络的渗流特性,得到了具有随机分布的树状分叉网络渗透率的解析表达式.研究结果表明:通过具有随机分布的树状分叉网络的流量与压力梯度之间呈线性变化关系;其渗透率随分形维数Df和孔隙率的增加而增加,随长度比的增加而减小.

嵌套树状分叉网络的复合材料有效热导率的分形模型

根据分形理论和热电模拟技术,提出了嵌套树状分叉网络的复合材料有效热导率的分形模型.该模型表明复合材料有效热导率不仅与分形树状分叉网络的结构参数即分叉网络的直径比β、长度比α、分叉角θ、初级管道的长度l_0和直径d_0有关,而且还与湿相和非湿相的热导率及饱和度有关.

凹坑-树状分叉微细通道换热特性的数值研究

通过求解三维雷诺时均N-S方程和SSG雷诺应力模型,数值研究了透平叶片内部树状分叉微细通道中的流动和换热特性,着重分析了壁面凹坑结构对通道强化换热特性的影响。研究表明:在本文研究结构下,通道分叉引起的纵向涡二次流和凹坑引起的分离涡二次流是通道换热得到强化的主要原因。蒸汽和空气在通道中的二次流涡旋流动特性相似,但热物性的差异使得蒸汽的平均努塞尔数比空气的高约48%～67%。在不同的凹坑流向间距下,蒸汽冷却的摩擦系数比均随着雷诺数的增加先减小后增大,努塞尔数比和强化换热因子则均随着雷诺数的增加而减小。当凹坑流向间距为3时,通道中蒸汽冷却的强化换热性能最佳。

基于树状分叉网络的增强型地热系统采热计算分析

文章以分形理论和离散裂缝网络模型为基础,利用树状分叉网络表征离散缝网,构建出EGS热流耦合解析模型。利用Laplace变换方法得到该模型中干热岩储层的温度解析解,并分析了分叉参数和生产参数对增强型地热系统累计采出热量的影响。分析结果表明:裂缝的分叉级数对出口端缝网温度影响较大;当裂缝的长度比从0.5逐渐增加至0.7时,缝网出口温度的热突破时间从1.8 a左右逐渐延长至3 a左右;与裂缝长度比为0.5的工况相比,当裂缝长度比为0.7时,20 a内增强型地热系统的累计采出热量增加了2×109kJ;裂缝的开度比对水的流速影响较大,当裂缝的开度比增大时,增强型地热开采系统累计采出热量的增长速度呈现出先快后慢的变化趋势;注水速度的增大会缩短热突破时间,注水温度对热突破时间影响不大。

人工关节材料表面仿生树状分叉网络的润滑研究

为提高人工关节假体材料(钛合金/超高分子量聚乙烯配副)的耐磨性,研究了材料仿生树状分叉网络织构的液体铺展流动性能与摩擦学性能。根据分支数与分支角不同,分别设计了3类仿生树状分叉网络织构(十字型网络、T型网络、Y型网络),每类树状网络织构分别制备成织构率为10%、15%、20%的3种试样。通过试验,评价了树状网络的液体铺展流动性和摩擦学性能,结果发现:3种织构表面均可以降低瞬时接触角和实现液体完全铺展,并具有较好的减摩性能;Y型网络织构具有最好的液体铺展流动性能,2μL的液体在10%织构率时瞬时接触角为23.37°,仅0.95 s可以完全铺展;T型网络织构在15%织构率时摩擦系数仅为0.077,较原始表面降低了38%。研究内容对人工关节自润滑减摩设计具有重要参考意义。

粗糙树状分叉网络多孔介质的有效热导率模型研究

由于天然多孔介质表面均为粗糙的且其微结构满足分形标度律,该文采用分形几何理论,给出了粗糙壁面的树状分叉网络多孔介质的有效热导率的分布函数,探讨了粗糙树状分叉网络多孔介质有效热导率与多孔介质结构参数之间的定量关系.并将理论结果与实验数据进行了对比,验证了该模型的有效性.

树状分叉网络Kozeny-Carman常数的分形分析

鉴于目前树状分叉网络的KC常数解析表达式尚未知。本文利用分形理论研究了树状分叉网络中的流体运输,计算出了树状分叉网络的有效渗透率,进一步推导出了嵌入在多孔介质中的树状分叉网络复合材料的KC常数的解析表达式,并且讨论了网络微观结构参数对KC常数的影响。结果发现,KC常数不仅与网络微观结构参数有关,还与孔隙率有关。结果表明KC常数随着树状分叉网络长度比和孔隙率的增加而增大,随着直径比的增加而减小。当孔隙率在0.3附近时,KC常数预测值接近经典KC常数值(5)。

幂律流体在树状分形分叉网络中渗流的特性

本文为了研究幂律流体在分叉网络中的流动特性,基于广义达西定律、幂律流体的本构方程和直毛细管模型提出了幂律流体在分叉网络渗透率的分形模型。幂律流体的渗透率解析表达式可以表示为网络微观结构参数和幂指数的函数。

含迂曲度管道单分叉结构的优化

对于生物系统,普遍存在着大量的树状分叉结构,Murray在对生物血液循环系统的研究中,在能耗最小作用原理下,得到了著名的Murray定律.本文研究了在考虑管道弯曲的迂曲度之后,对单分叉的树状分叉结构应用体积固定下最小化流阻的方法,同样也得到了Murray定律,并得到了分叉子管的长度之比等于其直径之比的结论.

多点碰撞动力学的规范求解

物体间的碰撞是工程技术中一个重要研究课题．大多数的研究工作都是集中在多刚体系统碰撞动力学问题的研究．在多刚体系统中，两个刚体之间是用一个铰连接的．但是，还存在另一类型的碰撞系统，在这类碰撞系统中，相碰的物体间没有铰存在．物体可能是自由的，也可能是被其周围环境约束的，但在物体之间没有铰的联系，这种碰撞问题称作为“分离式碰撞问题”，物体间的相互联系和相互作用仅仅在碰撞过程中存在．本文对这类“分离式碰撞问题”进行了研究，并且给出了一组解决这类问题的通用公式．这些公式可以方便地编程和计算。

长沙南站主站房结构设计

我国第一条客运专线——武广客运专线上最大的中间站长沙南站主站房的结构为桥建合一的框架结构,地下1层,地上2层(局部3层)。结构设计特点:站台层桥梁结构采用梁式桥+桥墩(桥台),通过在桥梁(包括正线桥梁)上开孔使上部站房柱直接与桥墩(桥台)相连,有效地减小列车振动对上部候车厅层的楼盖舒适度的影响;进行高架候车厅层49m跨钢桁架楼盖的竖向舒适度和TMD减振分析及现场检测;屋盖采用网架结构(局部为张弦结构),在大跨度处采用两级分叉树状柱支承,分叉树状柱不仅减小屋盖结构跨度,提高结构经济性,而且使结构与建筑完美结合。分叉节点采用铸钢节点,通过有限元分析和足尺试验进行节点设计,确保其安全性和经济性。