绿片岩三轴流变力学特性的研究(II):模型分析

首先,基于在岩石全自动流变伺服仪上得到的绿片岩三轴流变试验曲线,采用五元件线性粘弹性模型对表现为粘弹性流变特性的曲线进行了辨识,获得了绿片岩的粘弹性流变参数;然后,提出了一个新的非线性粘性元件,并将其与塑性体并联起来,得到一个新的非线性粘塑性体(NVPB),该体能充分反映岩石的加速流变特性:同时,将NVPB模型与五元件粘弹性模型串联起来,建立了一个新的岩石七元件非线性粘弹塑性流变模型。采用绿片岩加速流变全过程曲线,对提出的岩石七元件非线性粘弹塑性流变模型进行了辨识,得到了岩石七元件非线性粘弹塑性流变模型的材料参数。流变模型与试验结果的比较,显示了所建模型的正确性与合理性。

流体流变性对错位六弯叶桨流场特性的影响

利用计算流体力学(CFD)的方法,以高黏牛顿流体和假塑性非牛顿流体为研究对象,对错位六弯叶桨在层流域的搅拌流场特性进行了研究。结果表明:数值计算得到的功率值与实验测量值吻合较好,搅拌雷诺数对假塑性流体搅拌流场的量纲一速度和切应变速率影响较大,因此提高转速对改变流场的速度及切应变速率分布是一个有效的办法;而流体的流变性只对假塑性流体的量纲一速度有明显影响,对切应变速率影响较小,当流变指数n<0.3时与n基本无关。当流动由层流向过渡流转变时,搅拌桨的流量准数及泵送效率有显著提高;假塑性流体的流变指数降低时,其泵送效率显著下降。研究进一步认识了错位桨在不同流体中的搅拌流场特点,为高黏假塑性流体搅拌桨的设计、应用以及开发新型搅拌桨提供了参考。

超特稠油流变性综合研究

转相是含水超特稠油流变性的主要特征 ,对其地下孔道运移和管道输送有较大的影响 ;当乳状液转相为水包油型时 ,其粘度大幅度降低 ,需要运移或输送的压力降减小 ,有利于含水超特稠油的运移和输送。含水率是影响含水超特稠油流变性的重要因素 ,随含水率的变化 ,含水超特稠油的表观粘度呈现出比较复杂的规律 ;流变指数可作为判断含水超特稠油是否为牛顿流体和衡量其偏离牛顿流体程度的重要参数。温度是影响含水超特稠油流变特性的另一重要原因 ,随着温度的降低 ,含水超特稠油的流变指数减小 ,剪切稀释性越明显。屈服应力值的大小直接反映原油在一定温度下由变形到流动时的一个条件 ,只有当驱动压力大于静极限剪切应力时超特稠油才开始流动 ;从超特稠油屈服应力值与温度的关系考虑 ,注入更高质量的蒸汽 ,确保地层和井筒保持更高的温度 ,对超特稠油的开采更加重要。

聚合物分散剂对氟铃脲水悬浮剂流变性质的影响

采用控制应力流变仪研究了聚合物分散剂苯乙烯丙烯酸无规共聚物（MOTAS）用量、分子量及氟铃脲质量分数等对氟铃脲水悬浮剂流变性质的影响。结果表明,以聚合物MOTAS为分散剂制备的氟铃脲水悬浮剂的流变行为符合Herschel-Bulkley模型。在固定氟铃脲质量分数为20%时,当分散剂质量分数≤3.0%时,流动行为指数n≤1.0,悬浮体系表现为假塑性流体,当分散剂质量分数≥3.5%时,流动行为指数n≥1.0,悬浮体系具有胀塑性流体特征。氟铃脲水悬浮剂的流变参数屈服值τH与分散剂MOTAS和氟铃脲的加入量有关。分散剂MOTAS质量分数≤2.5%时,分散剂在氟铃脲颗粒界面吸附很少,裸露的氟铃脲颗粒界面间相互搭接,具有较大的屈服值τH;当分散剂加入质量分数为3.0%时,分散剂可在氟铃脲颗粒界面形成饱和吸附,若再增加分散剂用量,多余分散剂在悬浮的氟铃脲颗粒间形成搭接,使其屈服值τH增大。在MOTAS分散剂的分子量在10 000-30 000范围内时,MOTAS分子量愈大,所制得的氟铃脲水悬浮剂的表观粘度和屈服值τH愈小,流变行为指数n虽略有增加,但均小于1,没有改变＂剪切变稀＂的假塑性特征。

油井水泥流变性的研究

油井水泥浆的流变性是固井工程中注水泥的一个重要工艺参数,本文介绍了油井水泥流变性的测定和计算方法,以及影响水泥浆流变性的主要因素,同时介绍了在API油井水泥中掺加适量的减阻剂可降低水泥浆的粘度、改善油井水泥浆的流变性能,从而提高固井工程的质量。

双螺带-螺杆搅拌桨在不同流体中的搅拌流场特性

采用计算流体力学方法对双螺带-螺杆搅拌桨在层流域内的搅拌流场进行了数值模拟,考察流体为高黏牛顿流体和假塑性非牛顿流体.数值模拟计算得到的功率值与实验测量值吻合较好;双螺带-螺杆搅拌桨的功率常数为162.7,Metzner常数为19.0;搅拌雷诺数以及流体的流变指数对非牛顿流体搅拌流场的无因次速度、循环量数均有不同程度的影响;与双螺带搅拌桨相比,双螺带-螺杆搅拌桨能在一定程度上提高全槽平均剪切速率和平均速度.研究进一步认识了双螺带-螺杆搅拌桨的混合性能特点,为高黏流体搅拌桨的设计、应用以及开发新型搅拌桨提供了指导和参考.

阵性泥石流泥位过程线的Euler-Lagrange分析

自然界中的泥石流往往表现为多阵次的间歇来流。云南蒋家沟实测的阵性流泥位过程线接近于幂函数,与通常认为的线性函数存在较大误差。本文基于阵性流泥位过程线在Euler坐标和Lagrange坐标下两种形状的转换关系,得到充分发展阵性流的泥位与历时、断面平均流速与泥位之间呈幂律关系,而且两者的幂律指数相关。从实测数据的拟合结果得到前者的幂律指数n约为-0.6417,由此推出后者的指数接近于2.56。最后根据幂律流体的断面流速公式,讨论了泥石流流变指数与n的关系。这为泥石流的流速计算和流变性质等的研究提供了一种全新的方法。

基于H-B指数的谦比希铜矿全尾砂浆临界浓度确定

基于H-B流变模型预测谦比希铜矿全尾砂浆重力脱水极限浓度。利用桨式转子流变仪检测不同浓度浆体流变曲线,然后采用H-B模型回归浆体流变参数,最后分析得到流动指数n=1时的浆体浓度为极限浓度。结果表明,流动指数n值随浓度增大而单调减小;浓度为69%、70%左右时,n值最接近1,n=1时的回归浓度为69.11%;全尾砂浆脱水的工业预测值最大约为69%。

赫-巴流体同心环空流动的数值模拟

运用fluent软件在三维笛卡尔直角坐标系下建立同心环空流动的物理模型。分别对同心环空圆管中赫-巴流体层流和紊流流动进行数值模拟。得到流体在出口处以及流场内部的速度等值图。通过改变流变指数和动切力,进而分析各流场中速度的变化规律,速度大小以及速度分布情况,并将其进行比较分析。计算结果很好的反映出了赫-巴流体同心环空流动的基本特征。

搅拌槽内假塑性流体洞穴研究进展

介绍了在假塑性流体层流搅拌中广泛存在的洞穴现象,表明其对物料的传质和传热极为不利;说明了假塑性流体剪切变稀的流变特性,阐述了预测洞穴大小的3种数学模型:球形模型、圆柱形模型和环形模型,同时综述了不同搅拌器洞穴形状及大小变化的最新研究成果,认为圆柱形模型(EN模型)能更好地描述假塑性流体洞穴的形状及其随雷诺数的变化,洞穴边界速度定义为0.01Utip;最后指出了利用CFD技术研究洞穴变化以及流场特征是必然趋势。

非牛顿流体的点接触弹流润滑理论与实验研究

为研究等温条件下幂函数非牛顿流体的弹流润滑特性,基于Ostwald本构模型,采用普适流体润滑方程来求解非牛顿流体润滑问题,探讨了等温、稳态条件下流变指数、载荷、卷吸速度等参数对点接触弹流润滑特性的影响,并与相同工况下牛顿流体弹流润滑的结果进行了比较.再以某一特定流变指数的流体进行弹流润滑实验测量其膜厚,分析卷吸速度和载荷对膜厚的影响.结果表明:润滑剂的非牛顿性越显著,润滑膜厚会越小,压力分布会越接近Hertz接触应力分布,载荷和卷吸速度对非牛顿流体的润滑膜厚及压力分布的影响比对牛顿流体的影响要小.同工况下,非牛顿流体的膜厚均小于牛顿流体的膜厚.从实验测量结果与数值计算结果对比分析可以得出,卷吸速度和载荷对膜厚的影响趋势基本吻合.

竖直圆柱空间多孔介质中非牛顿流体自然对流

建立了封闭圆柱空间多孔介质中非牛顿流体自然对流的数学模型。通过理论分析和数值计算，获得了在不同达西－瑞利数Ｒａ和不同流变指数ｎ下，非牛顿流体的流变特性、Ｎｕ随Ｒａ和ｎ的变化规律、以及Ｒａ和ｎ对流场和温度场的影响。

幂律流体管内充分发展的对流换热分析

将非牛顿流体的动量方程、能量方程和幂律流体的本构方程相结合 ,建立了幂律流体管内流动和换热充分发展时的对流换热控制方程组 ,并在恒热流和恒壁温边界条件下分别对方程组进行了求解 ,得到了两种不同边界条件下的温度分布和无量纲对流换热系数 (Nu数 )的表达式。结果表明 ,幂律流体的流变指数对流体流动的影响要大于对换热的影响 ;在恒热流边界条件下 ,幂律流体的温度在管内沿轴向呈线性分布 ;而在恒壁温条件下 ,其截面平均温度沿轴向呈指数规律变化。幂律流体的无量纲对流换热系数与幂律流体的流变指数有关 ,并且在两种边界条件下 。

假塑性流体搅拌槽内停留时间分布

在直径Φ500 mm和高350 mm的无挡板半球底有机玻璃槽中,采用45°斜叶桨研究了流量、搅拌功率、全槽平均表观粘度和物料流变特性对停留时间分布(RTD)的影响。结果表明,对于假塑性流体(流变指数为0.654)和牛顿流体,流量对RTD的影响两者差别不大,搅拌功率的增加更容易改变假塑性流体的RTD,使其更趋于全混流;对于牛顿流体,当搅拌功率大到一定程度后,再增加搅拌功率收效不大。假塑性流体的相对全混釜数随着全槽平均表观粘度的增加而增加,在全槽平均表观粘度相同时,假塑性流体的相对全混釜数大于牛顿流体;随着流体假塑性的增强,假塑性流体与牛顿流体相对全混釜数的差值显著增大。

辽河油田含水超稠油管输水力计算模型

辽河油田含水超稠油的流动特性非常复杂,不同的流动状态下压力梯度差异很大,因此管输含水超稠油是一个独特而复杂的问题。为了掌握含水超稠油的管输流动特性和管流的设计计算,对辽河油田含水超稠油进行了管道输送水力计算的研究。采用管道流动实验装置对辽河油田含水超稠油进行了管流模拟实验,并以罗宾诺维奇-莫纳方程为理论依据对实验数据进行处理,得到了辽河油田含水超稠油在不同含水率、不同温度下的流变参数值。辽河油田含水超稠油的流变指数均小于1,它属于假塑性流体。用JandelSigmaplot软件回归出适合辽河油田含水超稠油的流变参数计算公式,在此基础上讨论了辽河油田含水超稠油的水力计算,并将计算结果与现场实测结果进行了比较。

姬松茸N516产活性多糖的发酵动力学研究

目的 :研究姬松茸产活性多糖的发酵动力学。方法 :以 5L发酵罐分批发酵和基于Logistic和Luedeking&Piret方程。结果 :菌体生长和胞内活性多糖生成是同步的 ;发酵液流变特性参数稠度系数 (K)先增后降 ,而流变特性指数 (n)先降后升。得到描述分批发酵过程的动力学数学模型和模型参数 ,同时对实验数据与模型参数进行了验证比较 ,模型计算与实验结果较好拟合。结论