磁流变液的屈服应力与温度效应

通常磁流变液的屈服应力大约比电流变液大一个数量级，磁流变液由于其具有较强的屈服应力而受到广泛的重视。我们用多畴的软磁材料同连续相一起充分混合获得的磁流变液，在３×１０５Ａ／ｍ的场强下静态屈服应力达到６０ｋＰａ以上，而其零场时的粘度仅为１５ｍＰａ．ｓ。本文报道了我们研制的拖板式磁流变仪的性能。同时，我们比较了几种磁流变液在零场下的沉淀性、以及外加磁场、屈服应力、温度、永磁材料、表面处理剂、添加剂和磁流变效应的关系。我们发现，磁流变效应主要由固相材料决定；表面处理剂可以改善固液界面的性质，并增强磁流变效应；不同的载液需不同的添加剂与其匹配；磁流变液的屈服应力对温度具有很好的稳定性。

尾砂充填料浆流变性能模型与试验研究

以地下矿山尾砂充填料为研究对象,试验研究与理论分析相结合的方法,利用R/S+流变仪和岩石力学试验机对充填料浆的流变性能进行试验研究.引入Papanastasiou黏塑性流体模型来表征尾砂充填料浆的黏度和切应力变化过程.研究结果表明:该黏塑性流体模型预测的结果和试验结果相吻合,因此可用于理论分析计算;得到不同的压力增长指数下切应力-切变速率曲线;尾砂充填料浆的黏度和屈服应力随料浆质量分数的增加而增大;同一质量分数下,胶结尾砂的黏度和屈服应力比全尾砂大.通过对充填料浆流变性能的研究,为矿山充填设计提供了理论和实验依据.

稠油拐点温度测算方法研究

稠油拐点温度是稠油开采的重要参数。在稠油流变特性分析研究的基础上,进行性能实验分析,并根据稠油的粘温关系曲线,利用数学方法提出了稠油拐点温度的测算方法,其计算结果符合率较高,可应用于稠油生产中。

表面活性剂与触变剂对磁流变液沉降稳定性的影响

表面活性剂的亲水-疏水平衡值(HLB)对表面活性剂的影响很大。其中聚乙二醇的HLB值为20,有很强的亲水性,油酸的HLB值为1,有很强的亲油性。本文探索通过使用这两种具有典型HLB值的表面活性剂来改善磁流变液性能,主要研究其对磁流变液稳定性的影响。试验表明在油基磁流变液中,使用亲油性的表面活性剂较使用亲水性的表面活性剂具有更好的沉降稳定性,而混合使用此两种表面活性剂的效果较单独使用效果更佳;添加触变剂也能在一定程度上提高磁流变液的沉降稳定性;少量添加剂的使用能改变磁流变液的剪切应力,但变化不大。

气制油合成基钻井液流变性能影响评价

针对气制油合成基钻井液体系流变性的调控问题,研究了对其流变性影响的因素。实验结果表明:乳化剂应适量,不足或过量都会对体系流变性产生一定影响;有机土、增粘提切剂、油水比和温度是合成基钻井液流变性的主要影响因素。为了获得合适的流变性,一定要控制好有机土的加量,对于未加重体系,有机土加量可适当提高3%～4%(w);而对于加重体系,有机土加量应控制在1.5%～3%(w);随着合成基钻井液中含水量的增加,体系塑性粘度和动切力明显增大。增粘提切剂和温度对合成基钻井液粘切都有很大影响,增粘提切剂的加量应控制在1%以下,高温时可适当加入抗温剂。

温度对磁流变液剪切应力特性的影响

为了研究磁流变液的温度变化对剪切应力的影响规律,以Bingham模型为基础,引入居里定理,对磁流变液的黏温特性和磁致流变特性开展了研究。采用理论推导、数值仿真、实验验证的方法,分析了温度变化与磁流变液剪切应力输出之间的关系。研究结果表明,随着温度的升高,磁流变液的剪切应力输出逐渐下降,其降低速率随着磁场强度的增加而增加。进一步分析可得,随着温度升高,磁流变液软磁性颗粒的磁导率和载液的黏度降低,引起磁流变液的剪切应力输出降低。

考虑温度因素的磁流变减振器的优化设计与实验

磁流变(Magneto-Rheological,MR)减振器在运行过程中,会出现阻尼力随温度升高而下降的现象,为了在不同温度下都能输出足够的阻尼力,在结构设计时考虑温度因素至关重要。为此,引入了评价系数,对较高温度下MR减振器是否有能力输出足够的阻尼力进行衡量,并与MR减振器的最大阻尼力和动态范围作为优化目标。利用有限元方法获得了工作区域的磁感应强度,并采用响应面法建立二阶预测模型描述了磁感应强度与结构参数之间的非线性关系;结合非支配遗传算法(Non-dominated Sorting Genetic AlgorithmⅡ,NSGAⅡ)对MR减振器的进行了多目标优化设计,根据优化结果设计制造了磁流变减振器,并进行了试验测试,验证了设计方案的有效性。

单6东超稠油粘温及流变特征研究

稠油流变性的研究对稠油开发方案编制、数值模拟、稠油集输和了解稠油在地下的渗流机理等均是非常重要的。该文以单家寺稠油为例 ,深入研究了超稠油的粘温、剪切变稀和屈服值等流变特性 ,总结出了流变特性与温度的关系式。同时研究了超稠油与周边地区普通稠油和特稠油的流变性差别。从流变性的角度 ,提出了超稠油热采的部分技术要求。

电流变液的配方及应用研究

在电流变液的研制过程中采用了正交配方试验方法（一种能以较少试验点反映全面情况的配方试验方法），对电流变液的配方有了进一步的认识，电流变技术发展的关键是其工程应用的开发，在电流变技术的工程应用领域，开发出电流变离合器，并对其进行了理论和试验研究。

大庆普通稠油黏温及流变性研究

以大庆江37普通稠油为研究对象,利用Anton Paar MCR301旋转流变仪开展了稠油黏温及流变特性的实验研究。通过室内实验,测定了大庆普通稠油在不同温度、压力及剪切速率条件下的黏度,研究了稠油流变性特性及屈服应力与温度的关系。研究结果表明,稠油的黏度对温度非常敏感,随温度升高而大幅度降低,在拐点温度处之前,稠油黏-温关系曲线随压力变化较大;在拐点温度处之后,压力对黏度影响不大。流变性曲线说明,低温40℃条件下稠油油样属于Bingham塑性流体。随着温度升高,原油流变性表现为牛顿流体特性。

磁流变液的流变性能分析

制备了以羰基铁粉为磁性颗粒的硅油基磁流变液,使用Anton Paar Physica MCR 301流变仪测试其流变性能,用Bingham模型对磁流变液的流变性能进行拟合计算。实验表明,Bingham模型可较好地描述磁流变液的流变行为。随着磁场的增大,磁流变液的剪切应力和粘度显著增大。磁场不变时,随着剪切速率增加,磁流变液剪切应力增加不明显,符合剪切稀化的Bingham模型。通过对数拟合的方法,得出磁流变液剪切应力和电流的关系,在电流较小时,剪切应力呈指数增长,指数值约为1.42,随着电流的增大,剪切应力达到稳定值。

温度对膏体充填料浆流变特性影响试验研究

为了探究膏体的流变特性,取某尾砂制备不同质量浓度、灰砂比的尾砂料浆,采用Brookfield R/S+型流变仪和TC-550型制冷/加热式循环浴温度控制设备进行了膏体流变特性测试。结果表明,膏体料浆屈服应力和黏度随温度的变化与灰砂比和浓度有关。当灰砂比一定时,低浓度料浆屈服应力随温度增加不断减小,高浓度料浆屈服应力随温度升高先增加后减小;当料浆浓度一定时,随着水泥比例增加,屈服应力随温度升高从不断减小到先增加后减小,且水泥比例越大,使屈服应力开始减小的温度越高。黏度变化情况与屈服应力类似。

浮泥的屈服应力确定方法

浮泥的流变特性对于研究浮泥的运动特性至关重要,其中屈服应力作为重要的流变参数,表征使浮泥产生流动状态的临界应力。针对目前大多数研究中浮泥屈服应力确定方法较为单一的情况,作者系统地介绍了浮泥屈服应力的直接确定方法和原理,包括流变学的方法、斜面平衡法、自由流动重力平衡法等。并通过实例,利用流变模型拟合法和自由流动重力平衡法确定连云港区浮泥样本的屈服应力,并对这2种方法得到的结果进行了比较和探讨。

形状记忆合金温控的磁流变液自发电传动研究

介绍了形状记忆合金温控的磁流变液自发电传动工作原理;基于形状记忆合金的温度力学特性,建立温度与形状记忆合金温控开关输出行程的关系式。基于发电机输出特性和形状记忆合金弹簧的力学特性分析,建立了温度与输出转速和输出电流的关系,并根据自发电原理建立了磁感应强度和温控开关电阻与发电机参数关系式。基于黏温方程,建立温度与输出转矩关系式。研究结果表明,弹簧输出行程、输出电流、输出转矩和输出转速随着温度的变化而变化;根据建立的损耗功率关系式,对比普通磁流变风扇离合器,在通常工作温度范围内,自发电传动装置损耗的功率更小。

泡沫钻井流体动切力和塑性粘度的温度压力关系

将粘土+处理剂总量与清水质量比分别为7.5%,9.0%,12.0%的钻井液在1200 r/min转速下搅拌5小时,制得初始密度为0.60,0.75,0.90 g/cm3,干度为37.75%,30.23%,18.92%,出液时间＞4 h,半衰期＞8 h的3种泡沫钻井液.给出了基本配方.用Fann50改进型流变仪在温度60℃,90℃,120℃,压力1.034,2.069,3.103,4.137,5.516 MPa,转速6,100,200,300,600 r/min条件下测定了3种泡沫钻井液的剪切应力.将每一温度压力组合下的剪切应力/剪切速率值按4种不同的流变模式进行线性化处理和回归分析,确定宾汉模式最适合这3种泡沫钻井液,相关系数最高(分别为0.8429,0.8382和0.8400).用钻井液常规方法计算3种泡沫钻井液在每一温度压力组合下的动切力τ0和塑性粘度ηp各45个值,讨论了τ0和ηp随密度、温度、压力的变化及其微观机理.将3种泡沫钻井液的τ0和ηp的多个温度压力关系式进行回归分析,得到相关系数最高(0.934～0.994)、形式不同的3组数学模型,每一组模型形式相同而常数值不同.表3参3.

磁流变耦合轮对车辆高速曲线通过性能研究和探讨

为使磁流变耦合轮对车辆向高速铁路的工程化有较大的进展,建立31自由度的车辆系统数学模型。仿真计算表明:磁流变屈服应力小于某一值和曲线半径小于一定值时,对轮对的横移、摇头、轮轨横向力和车体横向加速度造成的波动较大,有的可能会出现两点接触;屈服应力在随后的一定范围内,车辆在不同半径曲线上的以上性能参数变化平缓且较小;继续增大屈服应力,以上性能参数则增加。因此,当磁流变的屈服应力在一定范围内变化时,磁流变耦合轮对车辆才具有较好的高速曲线通过性能。

中浓度纸浆流变特性的数值模拟

为了研究中浓度纸浆受到剪切力后的流动特征,找到中浓度纸浆在流变过程中的变化规律,对中浓度纸浆在剪切室内剪切流动进行了数值模拟.考虑气体和纤维对纸浆纤维悬浮液的流变特性的影响,将其定义为具有屈服应力和剪切稀化特性的赫巴流体,建立了数值模拟方法.分析了纸浆在不同剪切力作用下的屈服过程,以及屈服应力、表观黏度和剪切稀化指数等物性参数,不同剪切室外径等条件时的流变特性.结果表明:在剪切室内,随着转速的增加,纸浆黏度减小,屈服区域增大,随着剪切室外径增大,纸浆黏度增大,运动区域减小;同转速时,随着屈服应力增大,纸浆黏度增大;随着表观黏度增大,纸浆黏度增大,运动区域减小;随着剪切稀化指数增大,纸浆黏度减小,运动区域增大.

一种狭缝式磁流变液流变性能测试系统研究

研制了一种狭缝式磁流变液流变性能测试系统,该系统包括压力与流量输出装置、隔离不同介质的液压缸和狭缝式测试仪。该系统的主要特点是动力源采用与被测试液体不同的工作介质,可以提供精确的压力源,并可用较少的磁流变液完成此种磁流变液的性能测试,还可以方便地实现不同类型磁流变液的更换。通过对已知性能的磁流变液的测定,证明该测试系统具有较高的测试精度。

非均匀磁场下磁流变液剪切屈服应力的温度特性

利用自行研制的非均匀复合场（温度、磁场）下磁流变液剪切屈服应力实验装置,测试、研究了非均匀磁场、不同剪切速率下磁流变液剪切屈服应力的温度特性.结果表明,磁流变液在17-150℃温度范围内粘度温度性能稳定,剪切屈服应力-温度特性曲线在17℃和150℃时发生突变：在低于17℃时剪切屈服应力随着温度的上升而下降,17-150℃温度范围内剪切屈服应力近似不变,温度超过150℃时,磁流变液的剪切屈服应力随温度的升高而下降.

磁性液体密封机理的研究

根据悬浮液的分散团聚理论,提出了磁流变效应的机理,并推导出磁流变液屈服应力公式。根据磁流变流体的磁流变效应,推导出了磁性液体密封压力的计算公式,磁性液体的密封压力与磁性液体的屈服应力、密封结构的长度和间隙相关。采用狭缝式磁流变液流变性能测试系统,测试了现有磁性液体的屈服应力,对已有的磁流体密封装置进行了实验研究,该公式计算结果与实验结果吻合。