长岭断陷龙凤山气田致密凝析气藏CO_(2)吞吐效果评价

长岭断陷龙凤山气田致密凝析气藏产量递减快,采出程度低,为了减弱近井地带反凝析污染现象和凝析油采出困难的开发难题,通过数值模拟方法和注CO_(2)吞吐实验,分析评价CO_(2)吞吐效果,探讨提高气井产量和气藏采收率的方法。结果表明:与注干气吞吐相比,致密凝析气藏注CO_(2)吞吐更能较为有效地解除反凝析污染;气井反凝析分为反凝析初期(对生产基本无影响)、反凝析加重(对油生产有影响)、反凝析严重(对油气生产影响大)、极端反凝析(几乎不出油)共4个阶段;不同反凝析特征阶段的气井CO_(2)吞吐机理和目的不同,CO_(2)吞吐参数应当相应优化。现场实施表明,注CO_(2)吞吐的5口井在吞吐前处于不同的反凝析阶段,吞吐后取得了快速增加地层能量、解堵近井地带反凝析污染、提高注入能力、增加凝析油和天然气产量等效果。研究成果可为CO_(2)吞吐技术在致密凝析气藏的规模应用提供了经验。

基于功率法的TMD系统参数优化与减振性能分析

建立了结构-TMD体系的功率平衡方程,从功率的角度分析了TMD系统在地震激励下减振效果,并考虑结构周期与阻尼比的影响。经HHT变换得到地震激励的时频图,解释了有控体系较无控结构在某些时刻各功率放大的原因。推导了结构基底受简谐荷载作用时,主结构的耗能功率公式,以主结构的耗能功率最小为优化目标得到TMD最优频率比及阻尼比,并与以往的四种优化方法进行了对比。结果表明,基于耗能功率最小的优化方法在随机激励下的位移方差及确定地震波作用下的能量及功率响应的大小均介于上述四种优化方法之间,且较无控结构均有大幅度的减小,因此该优化方法具有一定的适应性与可靠性。

TMD系统参数有效域的研究

通过优化设计虽然可以得到TMD系统的最优参数 ,但是结构优化目标函数往往不只一个 ,尽管可以用加权的方法把多个目标函数转化成单个目标函数 ,但如何选取权值没有公认的标准 ;此外 ,实际工程中所实现的结构参数与设计参数总会有误差 ,而这种误差可能会使优化效果变差 ,单纯从最优参数解难以了解变差的程度。为此提出了TMD参数有效域的概念 ,利用参数有效域进行TMD系统设计 ,可以有效提高TMD可靠性 。

基于投资-效益准则的TMD装置的优化设计

分析TMD装置系统的全寿命周期费用LCC(Life Cycle Cost)的构成及与减振效果之间的关系,提出基于投资-效益准则的TMD减振装置的优化设计方法。首先,对不同质量比下的TMD减震装置,分别计算出其相对应的全寿命周期费用及减震百分率;然后,进行TMD装置的效-费比分析,即在满足业主具体的性能要求的前提下,以效-费比为优化性能指标,求出减振控制系统的最优参数,以最低的费用,达到最好的效果,节约资源。同时,提出减振控制装置全寿命费用和效-费比的概念,为各种减振控制策略的有效性、经济性及可靠性等提供一种评价指标。以目前在建的世界第一高塔———广州新电视塔为工程算例,验证本文方法有效性和正确性,在实际工程中具有较大的应用价值。

城市深层地热能可持续开采多场耦合效应数值模拟研究进展

我国中深层(200~3000 m)和深层(>3000 m)地热资源储量丰富,具有很大的开发空间,可持续开发利用地热资源将是碳达峰、碳中和目标如期实现的重要保障之一。然而,地热能开采过程涉及复杂的温度场、渗流场、应力场耦合效应。为此,总结了笔者团队在水热型地热资源开发利用多场耦合效应数值模拟方面的研究成果,包括面向城市深层地热能可持续开采的资源量评价、采灌方案优化设计方法和在典型地热工程中的示范应用。从温度、水位、变形3个方面给出了深层地热能可持续开采的多指标评价体系,以及基于数值模型的可采地热能计算公式。基于深层地热井-储系统多场耦合数值模型给出了满足可持续开采标准的可采地热能评价方法,提出了开采井风险评价的“红绿灯系统”,并依托雄安新区容东安置区地热开发利用工程验证了资源评价方法的合理性。基于深层地热井-储系统多场耦合数值模型给出了满足可持续开采标准的采灌方案优化设计方法,采用Plackett-Burman设计构建了代理模型,通过多响应优化实现了参数的快速优化,并依托北京市城市副中心地热开发利用工程验证了采灌方案优化设计方法的合理性。为城市深层地热能可持续开采提供了理论与工具支撑,以促进城市深层地热能更大规模和更高质量的开发利用。

72.5kV高压真空灭弧室内部电场的优化设计

高压真空灭弧室绝缘设计的关键是其内部电场分布的设计。为优化高压真空灭弧室内部的电场分布,使其内部电场强度分布均匀,建立了真空灭弧室的参数化模型。针对真空灭弧室设计工艺参数是变量的问题,利用ANSYS的有限元分析及其参数化语言对真空灭弧室轴向尺寸进行优化设计,通过一阶迭代方法,得到了真空灭弧室相关尺寸的优化序列及变化曲线。优化后与初始参数值相比,电场强度分布更加均匀。

线阵CCD交汇测量系统结构布局的优化设计

介绍了由两个线阵ＣＣＤ所组成的交汇测量系统的基本原理，分析了有效视场、坐标测量误差和系统结构参数之间的关系。由仿真研究表明，当给定有效视场的大小及各结构参数的测量误差值时，可寻求系统最优结构布局，使坐标测量误差最小。

基于参数化CAE流程的曲面气浮轴承流场的研究

气浮技术的典型应用跨立式气浮支撑技术由径向止推轴承和轴向轴承组成。该形式便于加工但组装缝隙会被承载力以杠杆效应放大,导致结构失稳或重启后精度丧失。通过对气体轴承传统模型功用利弊的分析,提出了曲面式气浮轴承,并建立了数值仿真模型,用以分析曲面式气浮轴承与跨立式气浮轴承的承载特性。借助FLUENT与DX模块的参数化设计功能,对该类问题的数值模拟精度提出了解决方案。借用以上方法,求得了该尺寸下具有数值稳定性的离散化模型文件,并应用该文件对曲面气浮轴承进行了仿真研究。结果表明:新式网格无关性数值模拟实验有助于提高数值模拟的计算精度,曲面气浮轴承比较与跨立式气浮轴承具有结构紧凑承载稳定等优点。

基于磁场解析模型与遗传算法的轴向磁通永磁电机多目标优化设计

针对基于有限元法(FEM)的常规优化方法存在计算量大、耗时长的问题,提出一种磁场解析模型与遗传算法相结合的轴向磁通永磁电机(AFPMM)多目标优化设计方法,该方法能够在保证一定计算精度的前提下快速实现电机的优化设计。首先,将AFPMM从复杂的三维模型等效为二维模型,通过子域法得到了电机的磁场解析模型,利用麦克斯韦张量法求出电机的电磁转矩;然后,将解析计算结果与FEM计算结果进行对比,验证了该磁场解析模型的准确性;最后,该方法以电磁转矩平均值和电机有效成本为优化目标,将解析模型与遗传算法相结合进行全局优化,以获取具有更优电磁转矩与有效成本的设计方案。优化结果表明,优化后AFPMM的电磁转矩平均值增大了11.91%,有效成本降低了9.81%,验证了解析模型与遗传算法结合的优化方法的有效性与实用性。

海上电动潜油螺杆泵井井筒温度分布规律研究

实例计算表明:相较于潜油电机,螺杆泵对井筒产液有更显著的增温效应;随着产液量及含水率的增加,螺杆泵的增温和增压幅度更大,对应的井口温度也越高,而随下泵深度的增加,螺杆泵的增温效果减弱。

沈家铺地区难采储量开发评价方法及效果

大港油田沈家铺地区的枣Ⅳ、Ⅴ油组属复杂断块稠油油藏 ,由于构造落实程度低、测井解释符合率低、原油性质差、产能不落实 ,一直未能投入开发。 1997年开始 ,在重新处理解释三维地震资料落实构造、测井多井评价、试油、试采的配套采油工艺等方面开展针对性较强的研究及现场实验 ,编制了整体开发方案 ,合理划分开发层系并确定了开发方式及合理采油速率 ,共钻井 3 9口 ,单井产能明显提高 ,形成了较大规模生产能力。图 2表 3参 2 (刘树明摘 )

基于参数化CAE流程下提高曲面气浮承载能力方法的研究

气浮轴承的流场结构具有极大的长径比,通常与轴承直径之间相差四个数量级以上,气浮轴承的仿真运算变得十分困难。通过对气体轴承传统模型功用利弊的分析,提出了曲面式气浮轴承,并建立了数值仿真模型,用以分析曲面式气浮轴承与跨立式气浮轴承的承载特性。借助FLUENT与DX模块的参数化设计功能,对该类问题的数值模拟精度提出了解决方案。借用以上方法,求得了该尺寸下具有数值稳定性的离散化模型文件,并应用该文件对曲面气浮轴承进行了仿真研究。结果表明:新式网格无关性数值模拟实验有助于提高数值模拟的计算精度,曲面气浮支撑结构比较比跨立式气浮支撑结构具有更紧凑的承载特性。

CFD仿真在萃取箱设计上的应用

针对某年产钴金属量10000 t项目中萃取箱设计和使用的问题,采用CFD数值仿真分析萃取箱内的水油分布、速度流场、混合物分散带、停留时间、澄清效果,为萃取箱的优化设计提供理论支撑和验证。仿真结果与PIV水模实验结果一致:澄清室的上层一般为层流,进口附近底部易形成涡流。基于仿真模型对澄清室内部结构进行优化研究,结果表明在澄清室入口端加栅板,可使混合液形成分流,沿入口整个垂直面以较均匀速度进入澄清室,但会导致澄清分离效果变差。此外,还研究了澄清室深度和长宽比对两相分离效果的影响。本设计澄清室深度达到1 m后,继续增加澄清室深度对于促进澄清速率和澄清效果的作用有限;长宽比偏小的澄清室分离效果不佳,容易形成死区。设计澄清室时应综合考虑上述因素的影响。

铁路沿线挡沙堤设计参数优化分析

应用Fluent软件对风沙地区铁路沿线挡沙堤周围气流运动特性进行数值模拟,探讨挡沙堤风沙防护效果的关键影响因素。研究结果表明:挡沙堤周围气流在迎风坡、堤顶和背风坡分别形成减速区、高速区和紊流区;挡沙堤越高,坡度越大,迎风坡坡脚风速衰减幅度越大,背风侧回流风速峰值和回流区长度越大,防沙效果越好;综合考虑防护效果和工程造价,建议挡沙堤的布设高度宜取为1.5~2.0 m,坡率宜取为1∶1.5;截沙沟、挡沙堤组合式防沙工程,宜将截沙沟设置在上风向。提出了一种新型的挡沙堤顶部加设中立式高密度聚乙烯网沙障的复合式挡沙堤,与传统挡沙堤相比,其性能优,而工程造价大幅降低。建议防沙设计中优先采用新型挡沙堤。

优化射孔技术在百色油田的应用

解志恒，张继果．优化射孔技术在百色油田的应用．测井技术，１９９５，１９（３）：２０８～２１９针对百色油田第三系砂岩储层那读组、百色岗组的地质特点的技术现状，开展了射孔参数优选的理论和实验研究。详细介绍了射孔液、负压射孔、射孔枪弹和射孔参数的优化设计和无法进行完井试验的情况下如何进行较为科学的射后效果评价。指出了在现场建立简易射孔靶以进行枪弹性能试验的重要性，１９９３年１０月至１９９４年７月在百色油田推广应用上述优化射孔技术，优化射孔３５口井，取得良好效果，平均流动效率从０．３６５４提高到０．８８４３，平均表皮系数从１１．０１５４下降到１．６０９，仅补孔作业２７口井净增原油１０２２．４８ｔ，有效地恢复和改善了百色油田百岗组、那续组砂岩储层的生产能力。

基于CFD理论的涡轮增压器叶轮优化设计

叶轮作为汽车发动机废气涡轮增压器的核心零件,其设计质量的优劣将直接影响汽车发动机的整体性能,由于涡轮增压器叶轮存在着自身型面复杂、叶片厚度小等因素,一直是机械设计领域中的一个难题。介绍了计算流体动力学(CFD)软件在涡轮增压器叶轮工况三维流场模拟中的应用,直观得出涡轮增压器叶轮工作时的压力分布、流场速度分布及工作效率情况,着重分析了产生实验结果的原因,并提出了叶轮几何参数优化方法。

The impact of urban morphology on multiple ecological effects:Coupling relationships and collaborative optimization strategies

Urban morphology significantly affects the ecological effects of urban heat islands,ventilation,and atmospheric pollution.Here,we reveal the mechanisms linking the ecological effects of urban morphology to develop a planning approach for the collaborative optimization of multiple ecological effects.Considering Shenyang,a cold city in northern China,as the study area,a multiple regression model of morphological parameters and ecological effects was established,and the impact of morphological parameters on ecological effects was explored.The results show that the aspect ratio of the streets,building density,and vegetation coverage are sensitive to multiple ecological effects.The inflection point of the ecological effect function curve occurs when the aspect ratio of the building and building density are 0.2 and 0.3,respectively.In addition,for optimal design applications in typical areas of the city,to obtain a Pareto-optimal urban morphology,Grasshopper is used to establish a parametric platform,wherein a genetic algorithm solves the multiple regression equation set.Ultimately,five ecological effect indicators are optimized and show 8.4%,5.0%,31.6%,33.1%,and 12.5%improvement.The study effectively constructs a collaborative optimization planning and design method for multiple ecological effects.

气体绝缘开关柜支柱绝缘子电场分析及优化设计

为解决气体绝缘开关柜内支柱绝缘子沿面闪络及局部放电问题,文中基于12 kV干燥空气绝缘开关柜内的支柱绝缘子开展研究。支柱绝缘子优化前的外绝缘特性分析结果表明,绝缘子表面、楔形气隙及金属嵌件表面场强严重集中。本研究通过参数化建模及扫描计算对支柱绝缘子进行优化设计,并基于优化后的方案进行电场分析,支柱绝缘子关键部位场强可降低40%以上,该优化措施可同时避免引起其他部位的电场升高,在保证绝缘子小型化的同时,使得支柱绝缘子的绝缘性能得到大幅提升。优化后,试制样机通过绝缘试验的验证。

碎裂盖鱼雷发射箱内导流隔板导流效果仿真

利用计算流体力学的仿真软件FLUENT对鱼雷发射箱在使用扇形孔导流隔板和无导流隔板两个工况下的内流场变化情况进行仿真计算,通过仿真计算分析导流隔板对发射箱内流场的影响。仿真和优化结果表明,与无导流隔板工况相比,此导流隔板能使后盖受到更加均匀的压强作用,且后盖可正常碎裂,但前盖受压效果不理想,需要进一步改善;优化后该方案能够使前后盖按设计目标破碎。

永磁筒式磁选机磁系结构的优化设计方法研究

优化磁系结构设计是改善磁场特性、提高磁选机性能的有效途径。在研究永磁筒式磁选机磁场分布的基础上,提出结构优化设计方法。以磁感应强度、磁场波动系数、径向磁场梯度为性能指标,选择磁极宽度间隙比和宽度高度比作为优化参数,基于有限元仿真模型建立了参数与性能指标之间的函数关系;以磁场波动为优化目标,采用非线性约束优化的方法,获取最优参数值;以φ1 250 mm筒径磁选机为例进行仿真,结果表明,采用所提出的优化方法设计的磁选机性能指标优于传统方法设计的同类产品,且节省25%永磁材料。