水力压裂实验装置及高温高压水力压裂教学实验的设计

提出一种实时高温高压条件下测定岩石断裂韧性的方法及水力压裂实验装置。利用该装置采用预制裂纹岩样进行了水力压裂实验,得到页岩泵压曲线,并基于断裂力学理论测定了页岩的断裂韧性。在以往水力压裂装置和测定方法基础上,揭示了不同埋深条件下页岩泵压曲线、破裂压力和破坏模式的演化规律,计算得到了页岩的断裂韧性。该装置操作简单,原理清晰,大大丰富了岩石力学实验教学内容。

无人潜航器上浮运动模型及其DOE分析

针对充气式浮囊无人潜航器的充气上浮过程展开研究,重点分析浮囊充气过程对无人潜航器运动过程的影响。首先,对无人潜航器上浮过程进行受力分析,建立了潜航器停车后的运动模型,并以浮囊的延迟充气时间和充气过程时间为影响潜航器运动过程的关键设计因子,以无人潜航器运行的最大深度和浮囊所受的最大阻力为设计目标,开展了潜航器运动过程DOE(design of experiment,试验设计)分析。通过分析得到了浮囊的延迟充气时间和充气过程时间与无人潜航器的最大深度和浮囊所受的最大阻力的关系,同时得到了设计因子交互效应和主效应曲线,以及相关性图和Pareto图。通过模型分析,明确了浮囊的延迟充气时间为影响无人潜航器上浮运动过程的主要因素,为无人潜航器的浮囊式上浮装置的理论研究和工程设计提供了参考。

环形气囊地面及水下充气试验及仿真分析

为研究环形气囊在地面及水下的充气特性,对其充气过程展开试验研究和仿真分析。在地面及不同深度的水下开展了环形气囊充气试验,利用高速相机获取了充气过程的影像,并记录充气时间。建立了地面及水下环境中环形气囊充气过程的数学模型,并分析了充气深度对充气过程的影响,发现充气时间与充气深度呈明显的非线性关系。根据分析结果,提出了不同充气深度下使用不同体积气瓶的充气策略,以兼顾环形气囊充气过程的稳定性和灵活性。对比分析环形气囊充气过程的仿真结果与试验结果,发现两者的一致性较好,验证了充气过程数学模型的正确性,这可为水下充气装置的工程设计和应用提供参考。