开孔金属泡沫流场分布和流动阻力的数值分析

【目的】为了系统研究开孔金属泡沫中空气流场的流动特性和传热传质特性。【方法】使用几何表示法构建12面体开孔泡沫模型,应用有限单元法模拟了不同入口速度下,泡沫韧带截面形状、孔径密度PPI和流场高度方向泡沫结构对称性等参数对流场分布、传质和流动阻力的影响。【结果】结果表明,随着泡沫韧带截面顶点曲率减小,韧带阻滞作用减弱,流场沿程损失h_(f)减少;增大孔径密度可以提高流场对流强度分布均匀性;在高度方向非对称边界流场对流强度更大,且韧带周围对流强度分布趋向均匀,对称结构则相反;对称边界流场的上下边界处对流速度比非对称边界略大,对称边界更有利于边界物质输运;泡沫结构特征和气体入口速度对流场分布和流动阻力的影响明显。流动问题的量纲分析结果表明,泡沫孔数量越多,流场的沿程损失与气体初始动能的比值越大,增大气体入口速度则比值减少,当入口速度超过6 m/s后,比值趋于稳定。

泡沫轻质土在既有公路改扩建工程中的应用

依托京沪高速公路新沂至江都改扩建工程,在路桥过渡段及一般纵断面抬升路段大规模采用泡沫轻质土进行路基帮宽,阐述泡沫轻质土的性能及施工特点,结合数值模拟手段,探究高速公路改扩建工程中泡沫轻质土帮宽路基与软土地基处理后的沉降变形特性,验证帮宽路基及路桥过渡段采用泡沫轻质土作为填料的适用性。

门套用复杂截面表面结皮UPVC微发泡挤出模具研制

以门套为例,在65锥形双螺杆UPVC微发泡配方体系条件下,通过仿真设计和生产线调试验证,研制了复杂截面表面结皮微发泡挤出模具。其中,间隙式外放发泡的水冷口模结构,通过调整水冷口模板间隙的大小和流道的长短来控制物料的流动速度,进而调节结皮厚度和制品密度;干湿定型结合的定型模中,干式定型采用反向弧度补偿发泡材料的不均匀收缩,在湿式定型段,采用浸浴式真空涡流水箱对发泡制品进行充分冷却和定型。

泡沫铝填充帽型结构轴向冲击吸能特性的试验研究

利用冲击试验系统,通过试验方法研究了泡沫铝填充帽型结构在轴向冲击工况下的吸能特性。首先进行了泡沫铝、空心帽型结构以及泡沫铝填充帽型结构的轴向冲击试验;然后根据试验结果,对泡沫铝填充帽型结构轴向冲击工况下的吸能特性进行了分析,评估了填充泡沫铝以及应变率对帽型结构吸能特性的影响。试验结果表明, 与空心结构相比,填充泡沫铝之后帽型结构的轴向压缩稳定性和吸能特性有明显的改善;由于材料对应变率敏感, 与准静态压缩相比,结构的吸能特性有一定的提高。

泡沫铝填充帽型结构轴向压缩吸能特性的试验研究

通过试验方法研究了泡沫铝填充帽型结构准静态压溃时的吸能特性。首先,进行了泡沫铝空心帽型结构以及泡沫铝填充帽型结构的轴向压缩试验;然后,根据试验结果,对泡沫铝填充帽型结构的轴向吸能特性进行了分析,并与空心帽型结构进行了比较。结果表明,填充泡沫铝之后,帽型结构的轴向压缩稳定性和吸能特性有了很大的提高。在吸收的能量一定时,泡沫铝填充能够减少吸能结构所需要的质量。

DP19小井眼欠平衡水平井井眼轨迹控制技术

在简述DP19井储层地质情况、井身结构和井身轨迹剖面的基础上,对井眼轨迹控制技术难点进行了分析,阐述了DP19井小井眼欠平衡长水平段水平井井眼轨迹控制技术,总结了小井眼欠平衡长水平段水平井钻井施工经验和认识,为提高大牛地低渗低压气田整体开发效益积累了宝贵经验,同时也为非均质储层长水平段水平井的轨迹控制提供了新的工程技术手段和有效途径。

泡沫铝填充矩形截面薄壁梁压溃力理论表达式

在矩形截面空管薄壁梁压溃理论基础上,考虑压溃过程中泡沫铝填充对压溃距离的影响以及薄壁梁管壁与泡沫铝之间相互作用对压溃力的影响,推导出了泡沫铝填充的矩形截面薄壁梁压溃力表达式。该压溃力理论表达式由修正的薄壁梁空管压溃力、泡沫铝压溃力以及薄壁梁与泡沫铝的相互作用力三部分构成。应用已有的泡沫铝填充低碳钢和铝合金正方形截面薄壁梁实验数据对压溃力理论表达式进行验证,结果表明:理论表达式具有较高的精度。

水平井段泡沫流体瞬态携屑数值模拟研究

考虑层间质量传递和地层流体的侵入,建立了描述水平井段泡沫瞬态携岩机理的一维双层流动模型,基于修正的SIMPLE算法对模型进行数值求解,岩屑床厚度预测采用试算法,对泡沫携岩影响因素进行了敏感性分析。结果表明:岩屑床随钻时从钻头沿井筒延伸,一定时间后达到动态平衡;无量纲岩屑床厚度随着泡沫特征值和泡沫流量的增大而减小,随着钻杆偏心度、岩屑粒径和机械钻速的增大而增大,地层气和水的侵入有助于提高泡沫携岩效率。该模型为水平井泡沫钻井的水力参数设计和井眼净化技术提供了理论依据。

公路下穿铁路新建泡沫轻质土过渡段框架涵动力特性分析

针对武汉市李纸路以框架涵方式下穿南环铁路上行线及京南联络线工程,建立了车-轨-路涵过渡段三维有限元模型,分析了在运营车辆作用下泡沫轻质土过渡段-框架涵振动加速度、动位移及动应力分布规律。结果表明:由泡沫轻质土填筑而成的过渡段,其竖向加速度和动应力随着深度的增加而呈减小趋势,且在基床表层范围内衰减速度最快;列车上下桥两侧路基面动位移沿线路纵向分布规律及大小基本相同,往桥台方向呈现逐步递减的规律;泡沫轻质土过渡段中部范围动位移沿纵向递减速率小于过渡段末端;框架涵范围内桥涵顶面竖向动位移呈现出双峰分布规律。

大断面全岩巷综掘工作面泡沫降尘技术

为了解决大断面全岩巷综掘工作面高浓度粉尘问题,结合大断面岩巷综掘工作面产尘特点,在对大断面岩巷综掘工作面综掘机截割破岩的过程分析后,利用Fluent软件,对大断面岩巷综掘工作面粉尘运动场进行数值模拟,并分析了粉尘运动规律及粉尘浓度分布情况,依据泡沫降尘原理,设计了大断面岩巷综掘工作面泡沫降尘工艺系统,并在淮北朱仙庄煤矿北翼胶带运输大巷大断面岩巷综掘工作面进行了现场应用。结果表明,综掘岩尘主要集中在综掘工作面回风侧,在尘源下风向的某一回风侧浓度达到最大;泡沫降尘工艺系统制备的泡沫能包裹综掘机截割头,覆盖岩壁达到提前润湿岩体,减少和抑制粉尘的产生,同时又能阻断已产生粉尘的扩散通道,对全尘和呼吸性粉尘的平均降尘效率分别为86.2%和84.4%,是水喷雾降尘效率的3.6倍和4.6倍,取得了理想的降尘效果。

DP19井小井眼欠平衡长水平段水平井的钻井技术

DP19井是中国石油化工股份有限公司在鄂尔多斯盆地大牛地气田部署的第一口小井眼氮气泡沫全过程欠平衡长水平段水平井。该井为探索在小井眼条件下开发低压低孔低渗致密砂岩的自然建产潜力,设计水平段井眼尺寸为152.4mm,水平段长1 200m。针对该井所面临的技术难点,在施工过程中采取了以下技术措施:应用了小井眼钻井、长水平段钻井、裸眼悬空侧钻、氮气泡沫钻井液、全过程欠平衡及地质导向等多项国内先进技术,在氮气泡沫钻井液条件下应用了英国GEOLINK公司生产的E-LINK MWD无线随钻测量仪器,跟踪传递井底井眼轨迹参数和地层特性参数,使井眼轨迹能够安全有效地沿着目的层钻进;在地层自然伽马值稳定的井段,成功地实施2次裸眼悬空侧钻作业,保障了钻遇泥页岩夹层后井眼轨迹的顺利调整。多种先进适用技术在该井集成应用成功,为低效气藏的高效开发提供了新的工程技术手段和思路。

外包发泡混凝土帽钢龙骨组合立柱轴压承载力试验及分析

以立柱为帽形截面的轻钢龙骨（简称帽钢龙骨）和发泡混凝土共同构成的组合墙体为对象,研究组合墙体中由帽钢立柱和发泡混凝土共同构成的18个组合立柱的轴压承载能力。研究表明：组合立柱的轴压荷载-位移关系曲线包括明显的弹性和下降破坏两个阶段,其中弹性阶段基本为一条直线,且水平位移较小,说明发泡混凝土的包裹对组合立柱的水平位移有明显的束缚作用;外包发泡混凝土组合立柱的轴压承载力是单纯帽钢立柱的2～3倍;由于组合立柱两端帽钢的外露,当帽钢截面的厚度较小时,外露帽钢首先发生局部失稳,发泡混凝土的强度大小对组合立柱的轴压承载力几乎没有影响;而当帽钢厚度足够大时,随着外包发泡混凝土的强度增加,组合立柱的轴压承载力也随之增大,其破坏形式为发泡混凝土被压碎。

南川页岩气田超长水平段水平井钻井关键技术

南川常压页岩气田采用超长水平段水平井开发可提高其开发效益,但存在水平段极限延伸能力预测难、井眼轨迹控制难、井眼清洁效果差、钻柱摩阻扭矩大、套管下入难和固井易漏易气窜等技术挑战。为此,进行了管柱力学和流体力学分析,明确了超长水平段钻进和下套管时钻柱的受力状态,分析了超长水平段的水力延伸能力及关键影响因素。基于分析结果和南川页岩气田钻井实践,形成了井眼轨道优化设计、低成本高效导向钻井、井眼高效清洁、套管安全下入、超长水平段泡沫水泥浆固井等关键技术。上述技术在2口水平段长度超3500 m的水平井进行了现场应用,全部使用国产的钻头、螺杆钻具及常规LWD,2口井平均钻井完井周期较设计缩短25.4%,实钻整体靶框控制在5 m以内,优质页岩钻遇率平均在90%以上,水平段复合钻进比例平均达90.45%,最大狗腿度0.15°/30m,高效成井的同时,实现了提速降本。南川页岩气田超长水平段水平井钻井关键技术,可为国内水平段长超3500 m水平井的钻井提速提供借鉴。

薄壁泡沫塑料模成型工艺参数的研究

针对大型薄壁件消失模精铸的特点，对消失模的成型工艺进行了大量试验。结果表明，成型工艺与模样密度相互制约，预发泡工艺可影响模样的密度，一定的模样密度又制约了其成型发泡工艺。对不同密度要求的模样，应采用不同的成型工艺。

高g值冲击下变截面填充壳缓冲性能优化方法

针对需要多个目标同时达到最优值,提出高g值冲击下泡沫铝填充变截面壳吸收能量最大化及测控电路承受加速度幅值最小化的多目标优化方法。以铝壳厚度和泡沫铝密度为设计变量,通过全因子试验设计选取试验点,同时利用LS-DYNA获取相应的冲击信息,引入响应面法构造近似目标函数,通过目标规划法获得最优解。结果表明,对于抗冲击性能的综合要求,多目标优化结果优于单目标优化结果,并在一定冲击载荷作用下对于选取更优的缓冲结构具有重要指导意义。

泡沫混凝土在路桥过渡段的应用

介绍了将泡沫混凝土作为路桥过渡段填料的方案及其在具体工程中的应用情况,并根据其固有的技术特性,论述了其在高速公路工程中的作用和环保意义。

钻孔灌注桩桩顶超浇段整体静态拆除施工技术研究

钻孔灌注桩被广泛应用于建筑工程、市政工程和公路桥梁工程中的桩基础。但桩基在水下混凝土浇筑过程中,由于桩顶浮浆过多,导致混凝土强度不足,常需要对桩顶超浇段进行拆除。文章以某建筑工程钻孔灌注桩基础为工程背景,对钻孔灌注桩桩顶超浇段整体静态拆除施工技术进行研究。结果表明,通过在桩顶超浇段钢筋笼中设置泡沫海绵体包裹钢筋,实现超浇段混凝土与钢筋隔离;通过桩头环切和液压挤压机劈裂混凝土技术,实现桩顶超浇段整体静态拆除。该施工技术适用性强,操作简单,降低人力投入,大大提高施工效率。

大断面隧道掘进中炮孔快速堵塞新方法研究

为了提高矿山巷道的掘进速度,针对使用黏土作为炮孔堵塞材料的传统堵塞方式存在的劳动强度大、耗时长、效率低、无法与地下空间大断面隧道快速掘进相匹配的问题,提出了一种"水炮泥+膨胀泡沫"组合式炮孔快速堵塞新方法。实验室内膨胀泡沫堵孔强度实验和新疆东天山特长隧道的现场爆破试验结果证明:与传统堵塞方法相比,该炮孔快速堵塞新方法具有堵孔强度高、炸药单耗低、爆破进尺高、劳动强度低、堵孔耗时短等优势,具有重大的推广应用价值。

泡沫铝部分填充薄壁梁弯曲吸能特性研究

为了研究泡沫铝填充帽型薄壁梁横向弯曲时的吸能特性,建立了泡沫铝填充双帽型薄壁梁的有限元模型,采用非线性有限元软件LS-DYNA进行了横向弯曲工况下的仿真。首先进行了空心帽型薄壁梁和泡沫铝填充帽型薄壁梁的横向弯曲仿真,分析了材料参数、几何参数对其比吸能(单位质量吸收的能量)的影响;然后为降低结构重量并保持薄壁梁吸能效果,对部分填充泡沫铝薄壁梁进行了横向弯曲仿真,考察了不同泡沫铝填充长度对结构吸能特性的影响。研究结果表明:填充泡沫铝后,帽型薄壁梁在横向弯曲中吸能特性有明显的改善;在吸收相同的能量时,泡沫铝填充薄壁梁的质量要比空心薄壁梁的质量少。

不锈钢基体防腐短节在空泡驱井应用

通过优选3Cr13不锈钢材料,研制小直径不锈钢基体防腐短节,优化了防腐短节的结构尺寸,防腐效果得到了大幅度的改善,在6口空气泡沫驱井矿场应用表明,其设计针对性强,结构简单,耐腐蚀性强,有效避免因防腐短节腐蚀残渣"卡管柱"的问题,减少大修6井次,创效316.4万元,现场应用表明平均免修期达到311天,工艺成功率100%。