供热管道带水修复介质状态对活性TIG焊覆盖层的影响研究

供热管道带水修复,管道内的介质状态是影响修复效果的重要因素。通过搭建可调节管道介质压力和流动状态的试验装置,研究了利用活性TIG焊替代传统焊接方法对6 mm厚管道上的线性裂纹进行覆盖层焊接时,介质压力与流动状态对焊接效果的影响规律。结果表明,当介质压力较高时,熔池成型受介质压力影响,会导致二次泄露;当介质压力较低时,随着压力的减小,裂纹的熔合深度随之增加。常压带水状态下,可以将管壁裂纹的熔透,相比焊条电弧焊盖面,裂纹熔合深度有较大提升。静水静压状态下,裂纹熔合深度大于动水静压状态。动水动压状态下,裂纹的熔合深度随着介质压力的降低而增加。

生态脆弱区采煤沉陷扰动下生态水位恢复程度解析研究

生态脆弱区生态水位变异程度对区域生态地质环境保护至关重要。煤层采动下生态水位势必发生变异,当前研究集中于采动潜水渗漏下生态水位下降,极少考虑潜水不渗漏/采煤沉陷扰动下生态水位恢复程度。为此,采用地下水动力学、地下水位实测、数理统计、综合分析等方法,提出以“判别煤层采动下潜水渗漏状态→实测采煤工作面生态水位变化→建立生态水位恢复程度井流解析模型→预测不同生态水位恢复时间→对比不同生态水位恢复时间解析值与实测值”为思路的解析方法,研究生态脆弱区采煤沉陷扰动下生态水位恢复程度。结果表明:(1)基于“关键层位置+薄板理论+土拱效应+下行裂隙”建立了采动覆岩–土结构下导水裂隙发育高度计算方法,克服了现有经验公式未考虑土层效应导致的预测精度不足,结合残余隔水层厚度与潜水渗漏状态,实现了采动潜水渗漏状态判别;(2)采煤沉陷扰动下实测生态水位呈现“先迅速下降–缓慢回升–趋于稳定”的变化规律,但采后生态水位不能完全恢复至采前状态;(3)建立了采煤沉陷扰动下生态水位恢复程度井流解析模型,预计生态水位3个不同恢复程度的恢复时间解析值,对比于实测值,两者时间误差均小于10%;(4)从地表地形地貌、大气降雨补给、潜水含水层补径排、矿区井下疏放水等角度探讨了采后生态水位未完全恢复至采前状态原因。

泵站前池与进水池整流数值模拟

针对田山一级泵站采用闸门控制前池与进水池水位形成了闸下射流的引水特点,提出了改善前池与进水池水流流态的整流工程措施.采用雷诺时均N-S方程,结合标准k-ε湍流模型,对整流前后的前池与进水池水流流态进行了数值模拟,计算中不考虑泥沙对水流运动的影响.结果表明,采用非连续底坎、非连续挑流坎与压水板等3种整流措施相结合的方式后,前池与进水池的闸底射流长度明显变短,表面回流基本消失,断面流速分布趋于均匀,且前池与进水池底部及水泵进口附近的流速明显减小.现场试验也表明,在实施整流措施后,在两种运行工况下,泵站装置效率分别提高了1.82%和5.96%,机组振动幅度分别下降了21和52μm,且池内泥沙淤积基本消除.

先进冷却系统供水管路及喷嘴集管出口流速均匀性研究

根据现场实测数据对先进冷却系统(ADCOS)喷嘴集管及供水管路流场进行有限元计算,对流量分配管和喷嘴供水管在不同直径、不同入口流速条件下的流体状态进行了对比分析,得到了满足喷嘴集管需求的喷嘴供水管直径,为喷嘴集管的入口流态均匀性提供了保证,并研究了在此入口条件下具备多层阻尼结构的喷嘴集管的稳态流场状态,经过对喷嘴出口流速数据进行分析,可看出在设备能力区间,喷嘴集管出口流速具有良好的均匀性,标准差最大为0.2692,最小为0.0982.

原水藻类生长对机械搅拌澄清池出水水质的影响及措施

分析了原水藻类生长对机械搅拌澄清池出水水质影响的机理,并以某电厂为例,针对现场设备出现的此类问题提出了相应的解决办法:(1)调节原水pH值至6.5～7.5;(2)将二氧化氯杀菌剂的加药量由1.5 mg/L增加至2.4 mg/L;(3)将聚合氯化铝加药量由原来的5.6 mg/L增加至11.2 mg/L。采取这些措施后,夏季原水藻类异常快速繁殖时机械搅拌澄清池运行正常,保证了电厂的除盐水水质。

梧州市桂江三桥对河道行洪影响研究

通过一维水位计算和二维水流流态计算，对比分析桂江三桥建设前后桥位附近河段的水位、流态变化情况，论证大桥建设后对梧州市防洪工程的影响及对策．

护岸工程对河道行洪的影响研究

用数学模型模拟计算了广西藤县城区防洪护岸工程所在浔江河段的水面线和流速分布 ,分析了该护岸工程对浔江河段行洪的影响范围、程度及河床演变趋势 .

气举排水采气生产规律研究

气举是目前含水气田开发中常用的排水采气工艺之一。随着气田的不断开发,气藏条件会发生变化,明确气举生产过程中各因素对气井生产规律的影响,合理调整生产工艺参数成为气田有效开发的关键。文中首先采用数值模拟的方法针对现场实际生产设备条件进行气井优化设计,然后对后续生产过程中影响气井生产规律的各因素进行分析,最后针对生产条件的变化,根据各因素对生产变化规律的影响大小及时调整生产参数(注气压力、注气量、气举阀的种类和注气深度等)指导现场生产,达到气井稳产增产的目的。

不同水位对泵站进水池流态影响的数值模拟

采用Volume of Fluid(VOF)模型对田山泵站进水池进行了三维流场计算,分析了不同水位及开机组合情况下泵站进水池的水流流态.研究发现:泵站低水位运行时,由于淹没深度较小,进水池水面存在较为剧烈的波动;进水池中水流流态发生恶化,出现了水面旋涡和水中旋涡;在附底涡和进水池两侧附壁涡的共同作用下,进水喇叭口正下方存在剧烈的旋涡,对机组的水力性能产生严重的影响.

高含水率疏浚淤泥流动固化处理试验研究

为高效处理高含水率疏浚淤泥,提出将高含水率疏浚淤泥进行流动固化处理,并对"固化土拌合物"的流动性和固化土强度进行了试验研究。结果表明,疏浚淤泥初始含水率、固化剂掺量、放置时间对"固化土拌合物"的流动性均有很大影响;同时试验亦表明疏浚淤泥固化土具有较高的抗压强度,添加磷石膏对水泥固化土具有明显的增强作用。

松散破碎介质中液体饱和渗流规律研究

原地爆破浸出采场的铀矿堆,是一种由凿岩爆破法构筑而成的矿堆,是一种松散破碎介质,其粒径服从Rosin-Rammler分布,其特征粒径、粒径分布指数和孔隙率随所采用的爆破参数和爆破工艺的不同而不同。为了研究这类铀矿堆的特征粒径、粒径分布指数和孔隙率对其中液体饱和渗流的影响,根据Rosin-Rammler分布,选配了7组具有不同颗粒级配的试样,采用自制的松散破碎介质液体饱和渗流试验装置,对其中液体饱和渗流的规律进行了试验研究,并利用试验结果,采用自适应神经模糊推理系统(ANFIS),建立了根据特征粒径、粒径分布指数和孔隙率预测渗透率和流态指数的ANFIS模型。结果表明:松散破碎介质中的液体饱和渗流满足非Darcy指数定律;所建立的预测渗透率和流态指数的ANFIS模型,能够给出具有足够精度的预测结果,这为渗透率和流态指数的预测开辟了新的途径。

黄河下游河道输沙用水量研究

从上游来水来沙状态、下游河道输沙目标、下游河道水流输沙能力和水利枢纽调控调度 4个层次分析了黄河下游河道输沙用水效率 .根据 1 950～ 1 997年期间的实测资料 ,分别讨论了黄河下游不同河段在自然、受控、复杂和异常状态下的输沙用水量 .在各种状态下根据河道和输沙特性的差异 ,分别按照均衡和平衡输沙目标计算了下游河道输沙用水量 .在设定输沙目标下 ,以年内不同时段水流挟沙能力为依据 ,对比了可能提高输沙用水效率的不同调控方案 ,例如在汛期或 7～ 8月输送全年泥沙的方案等 ,以便减少黄河下游输沙用水量并缓解黄河水资源的紧张趋势 .这些方案有可能通过水利工程枢纽的调控来实现 ,为此文中给出了不同状态下均衡。

蓄洪期路基边坡的含水特性

基于蓄洪区路基边坡在使用期经常受洪水浸泡,对路基边坡含水量的影响进行研究。首先定性分析正常使用期及蓄洪期各种环境的影响,在此基础上,引入Richards方程并根据Galerkin加权残量原理建立非饱和土非稳态流有限元格式,采用Dirichlet条件模拟边坡浸水的常水头条件;然后,引入Fredlund提出的非饱和土土水特征曲线模型及基于该模型导出的非饱和土渗透曲线预测方法,对实际工程土进行计算分析,获得相关计算参数。应用该方法对蓄洪条件下路基边坡的孔压及含水量分布进行计算分析。研究结果表明:蓄洪条件下路基可在较短的时间内达到稳定流状态,在工程设计中有必要考虑含水量变化引起的路基边坡问题。

煤层气储层两相流渗透率试验研究

煤的绝对渗透率、水-气相对渗透率对预测煤层气开采中甲烷和水的产率是极为必要的参数。利用实验室测定方法,对煤岩的绝对渗透率、相对渗透率、相渗透率和水-气相对渗透率进行了研究,提出了气、水相渗透率之和小于气或水的绝对渗透率、渗透率与试件的层理方向存在密切关系的结论。

积水在成品油输送管道中运动状态的数值模拟

为了解决成品油管道经常会因积水而产生内腐蚀的问题,通过FLUENT建立模型,模拟了成品油输送管道内低洼爬坡段积水的相关流态,分析了油品流速、管径对积水运动状态的影响以及积水的成因.结果表明:成品油输送管道内积水的运动状态与传统的油水两相流不同,在不同管段呈现不同的流型.在上倾管段中,受成品油剪切作用与水相自身重力作用及管壁摩擦力的影响,积水在管道底部达到动态平衡,因此难以排出管道.此外,流体流速增大,管道内的积水减少,而管径增大,积水增多;流体密度增大,管道内积水减少,管道弯曲角度增大,积水减少.

原油含水分析仪中流态补偿的研究

目前应用的各种原油高含水分析仪测量不准确的重要因素之一是,油水混合呈复杂的流态.用实验分析方法.归纳了油水混合物在不同含水量及不同流速条件下对含水分析仪输出的影响规律,并从时域信号积累平均的角度提出了采用积分器和多点平均的措施。实践证明效果良好.

浅水垫消力池的大涡模拟研究

为了探讨大涡模拟方法是否适用几何体型及水力特性均为复杂的浅水垫消力池水流的模拟,采用大涡模拟方法对浅水垫消力池进行数值模拟计算,得到消力池内的流态、流速、时均压力及脉动压力等水力参数,与物理模型试验得到的数值基本一致,说明大涡模拟方法能较好地模拟具有复杂流动的浅水垫消力池的各种水力特性,该方法可以提供雷诺时均模型不能得到的脉动压力信息,可以采用该模拟方法深入研究该型消力池的水力特性及消能机理。

非饱和土本构模型在预测地表沉降中的应用

地下水位降低将导致非饱和土体中净平均应力和基质吸力发生变化,从而引起土体体积变化。利用GDS非饱和土三轴仪,研究了重塑非饱和黏土在干燥过程中试样含水率变化和总体积变化。针对某一典型基坑,运用大型有限元软件ABAQUS模拟了井点降水而形成的二维饱和-非饱和稳态渗流。饱和土区域和非饱和土区域沉降变形有着本质的区别,基于试验和数值模拟结果,根据Fredlund非饱和土弹性体变本构模型和饱和土有效应力原理,分别估算了饱和土区和非饱和土区沉降变形量。结果表明,在总沉降量中非饱和土区的沉降量是不可忽略的。随着降水深度的增大,非饱和土区域沉降量在总沉降量中所占比例将逐渐增大。

基于水气二相流的稳定饱和-非饱和渗流模拟研究

非饱和带的渗流过程实质上是水、气两种流体在土壤孔隙中相互替代的过程,因此采用水-气二相流模型求解饱和-非饱和渗流问题更加合理．根据水、空气的质量守恒定律和达西定律,结合多相流理论建立水-气二相流模型,采用高效的积分有限差分法求解,给出精确模拟水相、气相边界的处理方法．通过求解Muskat稳定渗流问题得到逸出面长度与解析解基本一致,验证了水气二相流模型的有效性;由孔隙水压力、孔隙气压力和毛细压力的分布可知,稳定渗流中气相的影响几乎可以忽略,而非稳定渗流中气相的影响有待进一步研究．

储层原生水对页岩气赋存状态与流动能力的影响

储层原生水对页岩气吸附规律和流动能力的影响情况目前尚不清楚,为此选用四川盆地长宁—威远地区下志留统龙马溪组页岩样品,基于吸附平衡法制取不同含水饱和度的实验样品,开展了高压等温吸附实验,探讨不同含水饱和度下页岩等温吸附作用及机理,并运用自主研发的稳态流动实验装置测试了不同含水饱和度下页岩气的流动能力。研究结果表明:(1)页岩储层微米—纳米级孔隙中原生水的存在降低了页岩的吸附能力,含水饱和度为40%时,模拟计算的总含气量比常规认识下的计算结果下降了18%;(2)页岩视渗透率是压力的函数,低压下努森扩散作用使得页岩视渗透率随压力降低而明显上升,当平均压力为5 MPa、含水饱和度达到50%时,与不含水相比页岩视渗透率下降约70%;(3)当含水饱和度低于临界含水饱和度时,水主要以不可动水赋存在微孔和介孔中,对页岩气流动能力影响较小,而大于临界含水饱和度时,水的赋存位置发生改变,导致页岩气流动能力大幅度降低。结论认为,准确认识页岩储层原始含水饱和度及临界含水饱和度,有助于准确计算页岩气储量、合理预测气井产量。