空间晶体生长流体效应的实验研究和理论分析

在空间晶体生长实时观察装置上,利用熔液中形成的铌酸钾微晶作示踪粒子,首次在空间高温氧化物熔液内,实时观察和记录了空间表面张力对流效应。利用测量的结果计算了熔体内空间表面张力对流的速度场,并与地面表面张力对流的速度场进行了对比,理论计算与实验结果基本吻合。探讨了空间均匀分布铌酸钾微晶的形成机理。结果表明:表面张力对流在空间晶体生长过程中起主要作用,是形成均匀分布胞状晶体的主要机理。

多层叠置含煤层气系统递进排采的压力控制及流体效应

为了研究多煤层发育地区各含气系统排采次序及压力控制下的流体效应,以指导煤层气井排采制度设计,从贵州省织纳煤田选择了1口煤层气参数+试验井,在划分多层叠置含气系统的基础上,分析了各含气系统静止液面压力、储层压力、临界解吸压力特征,设计了各含气系统递进排采次序及排采压力控制方案;模拟了单含气系统分排、多含气系统合排及多含气系统递进排采各阶段的流体效应。模拟结果表明:①单独排采各含气系统时,产气量低,排采时间短,成本高;②多含气系统递进排采平均气产能和累计产能高、稳产期时间长,但多含气系统在合层排采时,由于各系统压力不同,系统间存在相互干扰,并非所有含气系统都有产能贡献;③多层叠置独立含煤层气系统可根据各系统内煤储层压力、临界解吸压力和产气压力来设计递进排采次序,先排采临界解吸压力和产气压力高的含气系统,当压力降到另一含气系统的临界解吸压力和产气压力时,再进行两个含气系统合排,依此递进排采所有含煤层气系统。

压力控制下高煤阶储层煤层气井排采的流体效应

为得到高煤阶储层煤层气井排采的压力-产气-产水动态平衡关系,揭示不同压力控制下的煤储层煤层气井排采的流体效应及机制,以沁南地区X1和X2煤层气井为研究对象,在X1煤层气井排采阶段划分的基础上,分析了不同压力条件下的煤储层煤层气井排采解吸规律及流体效应;研究了不同排采阶段的套压、动液面高度、井底压力及枯竭压力与产能的关系;数值模拟了X2煤层气井在压力控制前后的产能变化特征。结果表明:煤层气井排采的流体效应取决于是否对排采见气初期套压进行控制,排水阶段结束后采用蹩压、控压的排采制度,可有效提高煤层气井的产能。

高温氧化物晶体生长过程中流体效应的实验研究及理论分析

流体效应是影响晶体生长传热、传质过程和晶体完整性的主要因素 ,了解其机理将有利于生长优质晶体。我们在空间晶体生长实时观察装置上 ,利用2 0 μm的碳酸钠作示踪粒子 ,首次在高温氧化物熔液内同时观察到了表面张力和重力对流效应 ,并利用测量的结果计算了熔液内表面张力对流和重力对流的速度场。实验结果表明 :近坩埚壁处 ,主要以表面张力对流起主导作用 ,而在熔液区域内 ,重力对流效应显著。

空间高温氧化物晶体生长过程中流体效应的数字模拟研究

数字模拟方法可以模拟实际晶体生长过程 ,了解晶体生长参数的变化对晶体生长的影响。本文利用数字模拟的方法 ,在本实验室建立的空间二维实时观察装置中 ,对高温Li2 B4O7熔液中生长KNbO3 晶体的流体效应及温场进行了数字模拟研究 ,结果表明 ,在地面生长 ,熔液内部存在复杂的双涡流动模式 ,重力对熔液中的速度场和温场的分布产生强烈的作用 ,而在空间 ,当重力水平达到一定程度时 ,可以使熔液中的流动模式简单化 ,从而降低流动效应对传热、传质造成的不稳定性和不均匀性 ,有利于提高晶体生长的质量。同时通过对空间搭载实验与地面实验结果进行对比分析 ,与数字模拟分析的结果一致 ,随着重力水平的下降 ,熔液中的速度场 ,温场分布朝着稳态生长的方向发展 。

石膏溶解相变过程中流体效应的拉曼光谱研究

应用拉曼光谱仪,原位观测了不同流体中石膏随温度变化的溶解相变过程。纯水流体升温过程中,石膏在170～190℃范围内发生脱水,相变为无水石膏,随后升至250℃再快速降至常温,无水石膏无变化,脱水相变过程不可逆;1mol.L-1 Na2SO4溶液升温过程中,石膏在170～190℃范围内发生脱水,相变为无水石膏,升至250℃再快速降至常温,无水石膏重新相变为含水石膏,脱水相变过程可逆。该研究反映流体效应会影响矿物溶解相变机制,研究过程中不可忽视。

等离子体的振荡及流体效应的解释

在普通物理层次内对等离子体的主要基本特性进行分析并简单介绍有关应用

香蕉形液晶中非标准的电流体效应

本文重点介绍了香蕉形液晶中的电流体效应。由于具有独特的V形分子结构,香蕉形液晶的电输运参数与传统的棒状液晶非常不同,从而引发了非标准的电流体效应。通过改变外加电场频率、幅度、极性以及温度详细研究了这种新的流体动力学行为,为将来物理模型的建立提供了良好的实验基础。

流体惯性效应和裂隙几何属性对非达西系数的影响

文章采用数值模拟方法探究流体惯性效应和裂隙几何属性对非达西系数β的影响,结果表明,随着流体惯性效应(用非达西效应因子E量化)增加,β减小1~2个数量级。当0<E≤0.5时,β量化模型(β=Ae_(h)^(-2b))的幂指数-2b和比例因子A受到流体惯性效应和裂隙几何属性的耦合影响,即流体惯性效应增大会导致幂指数增大,比例因子减小;裂隙粗糙度增加会导致幂指数减小,比例因子增大。当0.5<E≤1.0时,幂指数和比例因子的变化趋势更为复杂,这是由于强惯性流的出现引起高异质性裂隙流场的结果。结合比例因子和幂指数的无量纲分析,得到考虑裂隙几何属性和流体惯性效应耦合影响下的β量化模型。研究结果可为探究岩石裂隙中的非达西流提供参考。

基于流体动压效应的扫描阴极掩膜电解加工试验

针对目前掩膜电解加工深度溶解能力受限问题,以微凹坑阵列为研究对象,提出了基于流体动压效应的扫描阴极掩膜电解加工新方法。利用高流速电解液冲刷微凹坑表面堆积的电解产物,提高深度溶解能力,并且借助扫描阴极射流产生的流体动压效应使掩膜与工件表面动态贴合,从而简化工艺装置设计。基于加工试验,探讨了不同平底阴极结构和加工参数耦合作用对微凹坑尺寸变化的影响,最终实现直径259.8μm、深度44.1μm和直径418.1μm、深度102.7μm微凹坑阵列的加工,论证了扫描阴极掩膜电解加工方法具有提高深度溶解的能力。

磨削加工时磨削液的流体动压效应

根据流体动压润滑理论，分析了平面砂轮磨削时磨削液的流体动压效应，并考虑砂轮渗透度的影响，推得了有限定线接触条件下磨削液三维流动的Ｒｅｙｎｏｌｄｓ方程。用数值分析方法，得出了砂轮磨削区内磨削液动压力的分布曲线和液膜举起力。然后进一步分析讨论了砂轮渗透度、砂轮与工件间的相对速度及相对间隙对液膜举起力的影响。数值计算结果与实测数据基本吻合。

单晶硅自由磨料线锯切片过程中的流体动压效应

基于流体动压理论,研究了单晶硅自由磨料线锯切片过程中的流体动压效应。通过自柔顺系数来体现锯丝各节点受径向力作用下所产生位移的差异,并以此建立了油膜厚度方程。运用有限差分法求解二维Reynolds方程,得到了流体动压力及膜厚的分布曲线。分析讨论了工况参数对最小油膜厚度的影响,表明最小油膜厚度随着走丝速度及研磨液粘度的增加而增加,随着锯丝转角的增加而减小。

游离磨料线锯切片流体动压效应的数值分析

游离磨料线锯切割技术是目前单晶硅切片的主要加工方法。建立了游离磨料线锯切片过程中流体动压效应的数学模型,并采用有限差分法进行了数值分析,得到了游离磨料线锯切片的流体动压力分布和膜厚。结果表明,当磨粒尺寸较小时,锯丝与晶体间的膜厚大于磨粒尺寸,磨粒悬浮在研磨液中,因此研磨液中磨粒与晶体的碰撞将是材料去除的主要因素。

基于热流体动力效应的机械密封优化设计

机械密封端面间的热流体动力效应受介质物性、密封环尺寸和材料以及工况条件等诸多因素的影响。在液膜摩擦热与端面热变形耦合分析的基础上,研究热流体动力效应的形成机理。在考虑热流体动力效应的前提下,以提高液膜承载力、减小泄漏率为目标,提出一种新的机械密封设计方法。依据该方法,可获得机械密封环传热性能最优时的几何尺寸,并可根据承载力和泄漏率的要求确定改形位置的半径Rg和改形扩散角1β。所设计的机械密封具有较高的承载能力和良好的密封性能。

Al-4.0%Cu合金定向凝固中热电磁流体动力学效应的数值模拟

在定向凝固过程中,温度梯度和抽拉速率是两个重要的凝固参数。利用Fluent软件和Vc++软件联合模拟了不同温度梯度以及不同抽拉速率下,固液界面前沿熔体的流动情况。模拟结果表明,当外加弱磁场时,增加温度梯度能够增强热电磁流体动力学效应;而增加抽拉速度,热电磁流体动力学效应相对减弱。

热电磁流体动力学效应对Al-4.0Cu定向凝固组织的影响

使用自制改进的Bridgman定向凝固装置，探讨了直流横向稳恒磁场条件下，热电磁流体动力学效应（TEMHD）对Al-4．0Cu定向凝固组织的影响。牵引速度分别取20、50、100、200μm／s，随着磁感应强度由0～0．15T增大，组织粗化，有由典型的树枝晶向胞晶转化的趋势。利用热电磁流体动力学效应（TEMHD）和磁流体动力学效应（MHD）对此现象做出解释。

液态金属自由表面射流磁流体力学效应的数值模拟

分析了磁流体力学效应对液态金属自由表面射流稳定性的影响。从射流的感应电势、电流、速度等方面,解释射流在磁场中稳定的原因。数值计算结果验证了理论分析。

考虑流体加载效应的板结构声辐射损耗因子和辐射效率的计算分析

采用有限元法和Rayleigh积分耦合方法对考虑流体加载效应的板的结构声辐射损耗因子和声辐射效率进行了计算分析,其中结构振动模态的声辐射损耗因子和声辐射效率分别基于模型降阶的结构模态参数识别方法和考虑流体附加质量的实模态进行计算。对板在空气和水中的声辐射损耗因子和辐射效率进行了计算,计算结果表明:板的奇奇振动模态的声辐射损耗因子远大于其他类型模态;板奇奇振动模态在空气中的声辐射损耗因子远小于水中的声辐射损耗因子,约差一个数量级;板在水中的声辐射损耗因子远大于板的结构损耗因子,空气的声辐射损耗因子与结构损耗因子相当;空气中的声辐射效率比水中的声辐射效率约高两个数量级。

王家岗断阶带含烃流体的成藏效应分析

王家岗断阶带及其附近地区地层和地层流体所表现出的能量场和物质两方面的成藏效应,反映其局部地区的油气运移具有瞬态流体流动的特点。在以断层活动为主、以烃源岩超压为辅的双重控制作用下,来自牛庄洼陷内深部烃源岩的超压含烃热流体沿断阶带内的断层向王家岗地区方向快速充注。能量场上,快速的大规模流体流动既引起了地温场的局部扰动,也将深层的超压能量传递到浅层。物质上,溶解有大量矿物质的深部热流体以混相涌流的方式运移到浅层。流体活动强的断层附近区域水-岩相互作用强烈,地层岩石中的碳酸盐质量分数和黏土矿物组成变化较大。同时在深部流体进入浅层活动活跃的层段内,地层水矿化度高的地段聚集的油气也较多。

磁流体动力学效应在当代科技中的应用与发展

磁流体动力学的相关研究是当代迅速发展起来的一项新技术,它在外界磁场下表现出来的独特性能和优点,引起人们的极大兴趣和广泛的关注。目前,我国和世界上许多国家都在积极地开展这项研究。本文首先介绍了磁流体的相关概念、原理、基本特性及常用的制备方法;分析了该研究领域典型的研究方向和工作机理,并且详细描述了它们的结构特点以及优缺点;最后,简单展望了磁流体的发展趋势和应用前景,指出磁流体发展中存在的问题,并针对这些问题提出了有效的解决方案和意义。