华北克拉通中生代幔源岩浆岩放射性元素生热率的时空差异与主控因素

华北克拉通地热资源与中生代岩浆活动关系密切。然而,地热资源的成因、分布与岩浆作用之间的内在联系尚不明确。为研究华北克拉通中生代岩浆活动对地热资源的影响,在厘清中生代幔源岩浆岩期次、岩性、成因和分布的基础上,利用632组幔源岩浆岩的U、Th、K生热元素数据,计算不同时期岩石放射性生热率,探究华北克拉通中生代幔源岩浆岩放射性生热率时空差异及其主控因素。结果表明:幔源岩浆岩岩石类型是影响生热率的直接因素,霞石正长岩、辉石岩、正长岩和煌斑岩的生热率高于辉长岩、辉绿岩和玄武岩;幔源岩石成因是放射性生热率高低的基础,与伸展构造背景相比,碰撞环境下岩石生热率较高;不同破坏机制下岩石生热率差异较大,热-化学侵蚀岩石圈破坏地区的岩石生热率普遍高于拆沉作用地区。

类石墨烯对NR/BR硫化胶力学性能及动态生热性能影响

课题研究了新型类石墨烯材料SG3-G在普通输送带覆盖胶中的应用,通过对N330炭黑的替换,考察胶料的加工性能、物理机械性能、动态生热性能。结果表明:SG3-G从0份替代到20份,混炼胶的t_(10)和t_(90)延长,门尼黏度下降明显,硫化胶硬度、拉断强度和定伸应力略有下降,扯断伸长率和扯断永久变形变化不大,撕裂强度下降明显。同时动态生热有所降低。

结构参数影响的角接触球轴承接触特性及生热分析

为了预测不同工况下主轴轴承的生热量,课题组基于轴承准静态模型和局部法生热模型,提出了一种考虑结构参数影响下的角接触球轴承生热量预测方法。依据Jones滚道控制理论,确定了轴承接触角和接触载荷参数求解方法;采用Newton-Raphson迭代算法,计算了变转速、变外部载荷和变结构参数影响下的角接触球轴承接触参数和生热量。仿真预测结果表明结构参数对轴承接触参数和生热量影响比较显著。利用结构参数的影响规律,为复杂工况下的轴承设计优化和热优化提供了参考。

华夏地块花岗岩生热率特征及其对地温场的影响

中国华南地区的华夏地块位于欧亚大陆东南缘,是我国重要的矿产、地热资源区。经历了多期次的构造事件,使得区内广泛分布着不同构造期花岗岩。花岗岩类在地球及其热状态的动力学和演化中发挥着特殊的作用,其放射性衰变产生的热量是地球上的主要热源之一。我国高放射性产热型干热岩资源主要分布于华南地区,以放射性元素的衰变热为主要热源,岩性主要为花岗岩。本文通过对华南地区花岗岩数据统计,分析了华南不同地区、不同花岗岩类型的生热率情况,总结了研究区花岗岩放射性生热特征及其与大地热流之间的关系,对认识研究区地温场主控因素及地热资源分布的宏观背景具有参考价值。本文基于华南地区1933个花岗岩样品的地球化学分析得到如下认识:(1)花岗岩生热率范围0.40~17.45μW/m^(3),平均生热率为4.46±2.66μW/m^(3),同时根据大地热流与生热率分布情况,两者有着较好的对应关系;(2)放射性生热元素U、Th、K的生热贡献率分别为49.45%、40.16%和10.39%,同时,U、Th浓度和Th/U比值变化较大,与年龄无明显相关性;(3)三种类型花岗岩生热率存在差异,I型花岗岩平均生热率明显低于A型和S型花岗岩平均生热率,值为3.86±2.43μW/m^(3),A型和S型花岗岩平均生热率分别为5.55±2.91μW/m^(3)和5.00±2.58μW/m^(3);(4)利用蒙特卡罗方法计算得到华南燕山期花岗岩平均产热量为99.01×10^(5)GJ/a,折合成标准煤为3.38×10^(5)t/a,印支期花岗岩平均产热量为63.13×10^(5)GJ/a,折合成标准煤为2.15×10^(5)t/a;(5)两种地壳模型的计算表明,花岗岩在华南大地热流贡献中有着重要作用,沉积地层覆盖区域,地壳放射性生热对地表热流贡献为29.13 mW/m^(2),占总热流值的41.61%;侵入岩出露区域,地壳放射性生热对地表热流贡献为43.85 mW/m^(2),占总热流值的51.76%。

我国陆区地壳生热率分布与壳幔热流特征研究

壳幔热流配分代表了一个地区的深部热量来源与最基础的地热背景,为区域地热资源的形成提供了重要的约束条件.本文依托CRUST1.0模型与地质资料,将中国陆区在平面上划分为19个构造区,在垂向上将这些区域从第四系沉积物至上地幔的地层划分为8个圈层,确定了这些圈层的分布范围和厚度.在全国范围内实测放射性生热率数据664组,收集地壳放射性生热率及U、Th、K元素含量数据约1000组,系统地完成了上述区域各圈层的放射性生热率填图,统计得出我国陆区上、中、下地壳生热率的平均值分别为1.31μW·m^(-3)、0.57μW·m^(-3)与0.22μW·m^(-3).在此基础上,结合最新的全国大地热流测量数据(1503组)完成了我国陆区地壳-地幔热流分布的研究.研究结果表明,我国陆区qc/qm>1的面积占80.1%、qc/qm>1.2的面积占65.8%.除我国东部、中部的一些盆地之外,在我国陆区大部分地区,地壳均为大地热流的最主要热源.地壳各圈层中,基底层至中地壳为地壳的主要的产热区域,贡献了平均约50%的大地热流值.本文以面积加权计算得我国陆区地壳热流平均值为39.1 mW·m^(-2),其中青藏高原最高、东南沿海次之,两者分别得益于较大的地壳厚度与较高的基岩地层生热率.我国陆区地幔热流平均值为29.7 mW·m^(-2),与全球地幔热流平均值接近,其中东部沿海地区、环鄂尔多斯地区、藏滇地热带分布区较高.地壳热流、地幔热流的高值区与我国的主要地热资源分布区均具有较好的一致性.

航空燃油柱塞泵热模型及生热机理分析

针对航空柱塞泵全工况下生热温升等问题,通过泄漏分析和机械损失分析等给出了热力学建模方法与生热原因分析。首先建立燃油柱塞泵三维模型和动力学模型,进而采用液压平衡油温方法建立考虑泄漏和增压的热力模型,并且建立考虑机械损失方面的动力学热力模型。通过试验与仿真对比表明,试验数据与仿真结果误差不大于1%,且泵后压力脉动在2MPa范围内,符合柱塞泵实际情况,该模型能够实现燃油柱塞泵生热机理研究。最后进行柱塞泵生热机理分析,表明泄漏生热和增压生热不会引起航空燃油柱塞泵异常发热,主要通过机械损失引起,且机械功率损失越大,柱塞泵壳体和转动部件温度越高。

燃料泵柱塞油膜摩擦生热CFD仿真分析

对水下燃气涡轮机动力系统燃料泵柱塞油膜摩擦生热问题,结合流体力学动网格和滑移网格方法,根据柱塞运动方程进行用户自定义函数编程,考虑油液的粘温特性建立燃料泵柱塞油膜仿真计算模型,并给出了柱塞油膜摩擦生热建模分析方法。根据所提出分析方法对柱塞油膜摩擦生热进行了仿真分析,研究了出口压力、壁面温度及转速等参数对油膜摩擦生热引起温度变化的影响规律。获得如下结论:入口压力为0.5 MPa时,出口压力的变化对油膜温度上升影响较小,且油膜顶部位置温度上升量最大,在转速为2250 r/min工况下温度上升量可达4 K左右;2)在300~373 K范围内,壁面温度每上升20 K,油膜顶部温度上升量降低约50%,且373 K时油膜顶部温度上升量仅为300 K时的9.2%;3)油膜温度上升量与转速近似呈线性关系。

V形兜孔圆柱滚子轴承摩擦生热特性分析

针对V形兜孔圆柱滚子轴承的兜孔几何参数影响轴承摩擦生热特性的问题,研究了不同V形兜孔壁面倾斜角度对轴承摩擦生热特性的影响规律。首先,基于多体动力学理论、摩擦学原理,建立了轴承动力学模型、摩擦功耗模型;然后,分析了V形兜孔不同几何参数对兜孔摩擦生热的影响,并利用正交试验法优化了V形兜孔几何参数;最后,基于优化后的V形兜孔,分析了轴承各部件间的摩擦生热特性。研究结果表明:V形兜孔几何参数对兜孔摩擦生热影响显著,工况相同时,不同壁倾角组合下兜孔摩擦功耗的最大差值达到了736.2 W,当兜孔壁倾角α=40°、β=50°时可有效降低兜孔摩擦生热;此外,兜孔摩擦生热随转速增加而持续升高,但径向载荷的增加使得兜孔摩擦生热逐渐趋于稳定;与普通圆弧兜孔轴承相比,不同工况下,优化轴承兜孔摩擦生热及总摩擦生热均低于普通轴承,且优化轴承滚子与兜孔间的接触力也低于普通轴承。

高速远程滑坡摩擦生热减阻机理研究现状及展望

高速远程滑坡基底层与其下伏层之间存在复杂多变的摩擦生热过程和作用,由此将产生一系列摩擦生热现象及其高速远程滑坡运动的减阻机理。这是国内外最近几十年来滑坡动力学研究领域广泛关注的重要科学问题。本文对滑坡摩擦生热减阻机理研究的发展历程与研究现状进行了述评。首先,回顾了高速远程滑坡摩擦生热现象的研究历史,重点介绍了滑坡摩擦岩术语的由来与发展历程;其次,根据摩擦生热减阻产物及过程,基于最新报道的全球典型实例,分别介绍了热熔融、热孔压、热分解与热润滑4类滑坡减阻机理的研究现状;第三,提出了下一步研究应重点关注的关键科学问题,亦即:在野外进一步发现和准确鉴定滑坡摩擦生热减阻的地质证据,在室内强化摩擦生热相关参数的定量化动态实时监测与表征,并进行多过程多场耦合的摩擦生热减阻机理研究;最后,本文对高速远程滑坡摩擦生热减阻机理的发展趋势进行了讨论与展望。

基于自然伽马测井的徐家围子断陷沉积层生热率研究

以徐家围子断陷为研究对象,研究生热率特点及其对地温场的影响。利用18口重点钻井内3062个自然伽马值,依据自然伽马与生热率(GR-A)之间的关系,计算其生热率的数值,建立岩性-生热率的对比图,估算研究区放射性物质生热对大地热流的贡献以及对深部地层的增温效应。结果显示,徐家围子的平均生热率为(1.229±0.394)μW/m^(3),岩性是生热率的主要影响因素,流纹岩的生热率最高,平均值为2.30μW/m^(3),凝灰岩、安山岩、火山角砾岩的生热率平均值也较高,分别为2.19μW/m^(3)、1.75μW/m^(3)、1.69μW/m^(3),而砾岩的生热率最低,为1.00μW/m^(3),砂岩的生热率平均值为1.07μW/m^(3),泥岩的生热率平均值为1.72μW/m^(3),煤的生热率平均值为1.32μW/m^(3)。根据地层生热率,估算徐家围子沉积层生热贡献的热流为4.92 mW/m^(2),约占地表总热流70.5 mW/m^(2)的7%,沉积层生热对地温梯度的贡献约为2.8℃/km,放射性生热对属于“热盆”的松辽盆地的地温场具有不容忽视的影响。

炭黑结构度及粒径变化对NBR动态生热及应力松弛的影响

研究了炭黑N220和炭黑N774结构度及粒径变化对NBR硫化胶动态生热及应力松弛的影响。结果表明,降低炭黑结构度且增大粒径,NBR胶料ML和MH均降低,t10延长,同时还会加快硫化胶应力松弛过程,不可松弛分量和可松弛分量均降低。随着炭黑结构度降低、粒径增大和测试温度升高,硫化胶动态生热均有所降低。结合胶含量高的硫化胶低温Δtanδ变化较为明显。增大拉伸变形会提高应力松弛中不可松弛分量和可松弛分量。降低炭黑结构度、增大粒径且减小压缩变形量,硫化胶压缩应力松弛中可松弛分量减小。

胶粉粒径对低生热聚氨酯/胶粉弹性体性能的影响

由于废旧轮胎胶粉(GTR)可以有效缓解聚氨酯(PUR)弹性体的动态生热,以聚己内酯二醇、二苯基甲烷二异氰酸酯、1,4-丁二醇和GTR为原料,原位合成了低动态生热PUR/GTR弹性体,研究了GTR粒径对PUR/GTR弹性体力学性能、动态力学性能以及动态流变性能的影响。研究结果表明,随着GTR粒径的减小,PUR/GTR弹性体的动态生热指数(DHGI)先降低而后缓慢升高;当GTR平均粒径为180μm时,PUR/GTR弹性体的DHGI为0.60,较纯PUR降低了约53.13%,有效改善了PUR弹性体的动态生热。X射线光电子能谱结果表明,由于PUR/GTR弹性体相界面处存在氨基甲酸酯键化学键连接,致使其拉伸强度得到了较大的提升,采用平均粒径180μm的GTR制备的PUR/GTR弹性体的拉伸强度较纯PUR的提升了约63.60%。另外,动态流变性能研究结果表明,GTR颗粒以网络状均匀分布在PUR基体相中,使PUR基体相的微相分离程度有所降低。

低生热助剂DC-01在矿用工程机械轮胎基部胶中的应用

研究低生热助剂DC-01在矿用工程机械轮胎基部胶中的应用。结果表明:在基部胶中加入低生热助剂DC-01,胶料的门尼粘度增大,焦烧时间缩短,硫化速度加快;硫化胶的拉伸性能变化不大,耐老化性能提高,压缩疲劳温升和滚动阻力降低;成品轮胎的耐久性能提高,TKPH值增大,作业能力得到提升。

新疆北部地区岩石生热率分布特征

在大量岩石样品分析数据和研究成果的基础上，系统分析了新疆北部地区不同时代、不同岩性和不同大地构造单元岩石生热率的分布特征，讨论了岩石生热率与大地构造单元地质特征之间的关系．根据岩石中 Ｋ、 Ｔｈ 、 Ｕ 的含量和地壳各结构层的岩石组成，计算了地壳各壳层放射性生热元素的含量，系统研究了新疆北部地区岩石与各时代地层的平均生热率及其变化．岩石生热率分布在一定程度上反映了区域基底生热元素的丰度和岩浆活动的强度．

中国大陆科学钻探主孔揭示的大陆地壳生热模型

本文对大陆科学钻探主孔149块岩心样品进行了系统的岩石放射性生热元素 U、Th 和 K 的含量测试,同时结合该井浅部井段前人的实测数据,揭示了上地壳5km 生热率的垂向分布。结果显示,以1650m 为界,上下两段生热率均随深度呈增加趋势,与正常地壳生热率特征不同,显示出超高压变质带独特的生热率垂向变化特征。结合地壳的岩性分布,建立了苏鲁超高压变质带地壳的生热模型。该模型中,地壳厚32km,其中上地壳0～10km,由超高压变质岩片组成,按岩性又详细分为8层,生热率变化在0.49～1.73μWm^(-3)。中地壳10～20km,由片麻岩组成,生热率为生热率1.51μWm^(-3)。下地壳20～32km为麻粒岩,生热率0.31μWm^(-3)。整个地壳热流约31mw/m^2,其中上地壳12mW/m^2。上地壳厚度和热流分别占整个地壳的31%和39%。与华北和下扬子地壳生热模型相比,上地壳热流整个地壳热流的比例最低。这表明,苏鲁超高压变质带,作为中朝与扬子板块俯冲-碰撞的产物,其地壳生率垂向分布与正常大陆地壳(华北、下扬子)相比,具有显著的不同。

热流和岩石生热率关系的研究

通过花岗岩体和中下地壳剖面岩石生热率的研究，显示出花岗岩体内生热率的分布至多样性；华北下地壳变质岩的生热率介于０．２－０．４ｕＷ／ｍ３之间，其对热流的热贡献较小；地壳岩石生热率总体上是深度不连续的递减函数。中国东南地区出露着大面积的中生代花岗岩体，实测热流和岩石生热率没有得出可信的线性关系。结合对现有热流省资料的认识，提出了对热流和岩石生热率关系的新看法，解释了以往线性关系的不稳定性，估算出正常陆壳厚度的热流下限应为２９．５ｍＷ／ｍ２。

我国东海陆架区新生代地层岩石生热率研究

岩石生热率是描述地球内热的一个重要的热物理参数。通过测定岩石样品的密度、放射性元素U、Th、K的含量可以定量计算地壳岩石的生热率。根据东海陆架多口钻井新生代地层样品、东海陆架表层样品和冲绳海槽柱状样品的密度、放射性元素U、Th、K含量对岩石生热率进行了计算。发现东海陆架地区地层岩石的生热率介于 0 .4～1.7μW /m3 之间 ,落于正常沉积岩生热率范围 ,比火成岩的生热率要高。同时 ,岩性对生热率起明显的控制作用 ,岩性不同 ,生热率不同。其中 ,泥岩的生热率最高 ,而粉沙岩、砂岩的生热率次之。东海区新生代地层的生热率由新到老生热率呈下降的趋势 ,但 ,其中玉泉组、龙井组和花港组地层生热率几乎一致。这和该地层的波速特征非常吻合。关系式lnA =1.0 4 - 0 .2 915vp 能够较好地描述东海陆架区新生代地层波速和生热率之间的关系。在已知地层层速度的情况下 。

自生热压裂生热剂用量优化方法

对于高凝、稠油油井的压裂 ,为避免注入流体对储层造成冷伤害 ,可采用自生热压裂液进行施工。自生热压裂液是在常规水基压裂液的基础上 ,添加一定量的亚硝酸钠、氯化铵和盐酸 ,当它们混合发生化学反应时 ,会释放出大量的热量。根据热平衡方程 ,建立自生热压裂过程中井筒温度场的数学模型 ,并编制出计算施工期间井底压裂液温度变化的软件 ,针对 1口实际施工井 ,采用正交设计方法研究分析了影响生热剂用量的各种因素 ,提出了生热剂用量的优化确定方法。

一种低生热轮胎的胎面胶、制备方法、应用和低生热载重子午轮胎

由中策橡胶集团股份有限公司申请的专利(公布号CN 115678122A,公布日期2023-02-03)“一种低生热轮胎的胎面胶、制备方法、应用和低生热载重子午轮胎”,涉及一种低生热轮胎胎面胶、制备方法、应用和低生热载重子午线轮胎。轮胎胎面胶中天然橡胶占比(质量分数)36%~66%;合成橡胶占比0%~15%;炭黑占比15%~35%;白炭黑占比0%~15%.

煤-胶带摩擦生热致灾实验模拟研究

为研究华阳二矿井下带式输送机大巷中的煤与胶带摩擦生热致灾的问题,利用YRH700红外热成像仪和等比例胶带输送机摩擦起火模拟器搭建了物理相似模拟实验台,选用华阳二矿二号井的瘦煤作煤样进行实验。结果表明,随着摩擦时间的增加,煤与胶带之间的接触由点到线再到面,在沿胶带长边方向上,煤样和胶带的接触位置形成具有温度梯度分布的“高温带”,该“高温带”的温度与摩擦时间呈正比。