摘要：基于幂律流体阻尼特性,建立了单自由度冲击隔离系统数学模型,分析了幂律流体的分段阻尼力特性与隔冲耗能特性,并讨论了速度相关指数、固有频率、冲击载荷幅值等因素对系统隔冲性能的影响。研究结果表明:当激励信号产生的流体相对速度较小时,剪切稀化流体的隔冲性能优于线性阻尼和剪切稠化流体阻尼,流体相对速度较大时,剪切稠化流体的隔冲性能优于线性阻尼和剪切稀化流体。幂律流体的参数影响分析为幂律流体阻尼器的设计和实际应用提供了一定的参考。

摘要：目的:研究润滑油的非牛顿流体行为对液压往复活塞杆的斯特封密封性能的影响,为密封设计提供理论参考。创新点:1.基于幂律流体模型和JFO空化理论,推导出同时考虑粗糙度、流体空化和非牛顿流体效应的修正雷诺方程;2.建立非牛顿流体的混合润滑软弹流模型,探究流体流变属性对斯特封密封行为及性能的影响。方法:1.通过理论推导,建立混合润滑条件下非牛顿流体的软弹流仿真模型;2.对比分析不同工况条件下假塑性(n1)两种典型非牛顿流体和牛顿流体(n=1)对斯特封密封行为影响的区别,揭示假塑性和膨胀型两种非牛顿流体的密封机理。结论:1.非牛顿流体效应对液压往复斯特封密封性能具有重要影响:幂律指数越大,流体的动压效应越强,密封性能越好。2.相比于牛顿流体,膨胀型流体润滑条件较好,密封具有低摩擦低泄漏的优点;假塑性流体润滑条件较差,密封摩擦力较大,不易实现零泄漏。

摘要：详细阐述了颗粒拟温度方程,计算了不同型线的叶轮及改变幂律流体物性参数对湍流流动的影响。计算结果表明,叶轮吸力面上的颗粒拟温度小于压力面上的,而且靠近壁面处的大于叶道中的。颗粒拟温度可探讨性地成为叶片磨损程度的衡量指标之一。从减轻叶片磨损角度来讲,双圆弧型线比单圆弧的好,叶片出口角小的比出口角大的好。这对改进适应两相流的叶轮设计,具有重要的指导意义和应用价值。

摘要：流体在漏斗粘度计中的流动规律及流变参数的确定 ,是目前国内外尚未很好解决的问题。根据位能与动能的变化关系 ,作者研究了在非恒定静压作用下幂律流体垂直下落的规律及流变参数与时间的关系 ,从而为计算漏斗粘度计中流体的流变参数提供了理论依据。文章采用流体静压头下降成比例的测量方法 ,记录其流动时间 ,简便地解决了幂函数求解指数的显函数方法。文章最后应用四种不同性能的液体 ,采用旋转粘度计实测的有关参量 ,与漏斗粘度计及旋转粘度的计算结果对比 ,说明了漏斗粘度计在一定条件下具有较高的测量精度 ,能较好地用于钻井液的流变学设计。

摘要：多孔介质的迂回曲折效应对浆液在其中的渗透扩散与注浆效果具有非常重要的影响。采用理论分析,研究考虑多孔介质迂回曲折效应的幂律流体渗流运动方程,推导考虑多孔介质迂回曲折效应的幂律流体柱形渗透注浆机制;基于计算机编程技术,依托COMSOL Multiphysics平台与达西定律,二次开发得到考虑多孔介质迂回曲折效应的幂律流体柱形渗透注浆机制的三维数值模拟程序,并以此开展不同水灰比幂律型水泥浆液在砾石土体中渗透注浆过程的数值模拟;通过对比分析,研究理论分析、模型试验与数值模拟结果验证该理论机制。研究结果表明:采用考虑多孔介质迂回曲折效应的幂律流体柱形渗透注浆机制得到的扩散半径理论计算值、数值模拟值较不考虑多孔介质迂回曲折效应的幂律流体柱形渗透注浆扩散机制公式得到的扩散半径理论计算值、数值模拟值更接近注浆模型试验值,因此可较好地说明考虑多孔介质迂回曲折效应的幂律流体柱形渗透注浆机制较不考虑多孔介质迂回曲折效应的幂律流体柱形渗透注浆扩散机制公式更能反映幂律流体在多孔介质中的渗透注浆扩散规律。该研究成果可为多孔介质地层的实践注浆工程设计及施工提供一定的理论指导与技术参考。

摘要：脉动注浆技术虽已得到了一定应用,但脉动压力下浆液的扩散机制研究则远滞后于工程实践。为了进一步推广和完善脉动注浆技术,基于注浆过程中脉动压力持续段流量恒定、压力间隔段流量为零的特点,考虑地层参数的不确定性,建立了脉动压力下幂律流体的渗透扩散模型,得到了脉动压力下幂律流体扩散半径的区间分布方程;设计了一套脉动渗透注浆模拟试验装置,得到了不同施工参数下幂律流体在地层内的分布形态;通过在数值模拟中构造脉动压力周期变化模型与孔隙率随机分布模型,实现了脉动压力下幂律流体渗透注浆浆液扩散过程的模拟。研究结果表明：脉动压力作用下幂律流体在地层内扩散范围并非是一个确定的量值,但基本集中在一定范围内,存在明显的扩散半径上下限;浆液扩散半径上下限受脉动注浆压力、脉动频率等影响明显,且上限差值随脉动注浆压力的增大而增大,浆液离散程度表现的更显著;理论计算、数值模拟与模型试验所得的浆液扩散半径随注浆压力的变化趋势一致,理论与数值计算得到的浆液扩散半径上下限数值误差均在可接受范围内,推导的理论公式和建立的数值模型均能较好的描述幂律流体在脉动压力下的扩散过程及区间分布。研究成果可为脉动渗透注浆理论、数值模拟以及实践工程提供一定的指导意义。

摘要：在水平井的钻井和固井作业中,井的环空是偏心环空,而偏心环空不同于圆管和同心环空,它是几何边界不规则的区域,从而给判定非牛顿流体在偏心环空中流动的稳定性带来了巨大的困难。利用幂律流体在偏心环空中流动的数值解,研究汉克斯(Hanks)稳定性参数,得到了如下重要规律:Hanks稳定性参数的最大值和最小值分别在偏心环空的最宽边和最窄边处,符合已有的实验观察结论;Hanks稳定性参数的最大值和最小值总是在靠近钻柱壁的位置处,即层流的失稳点总是从钻柱壁附近开始发生,然后发展到整个环空,这点对钻井和固井是极端不利的;偏心越严重,则在偏心环空的最宽边和最窄边处的最大Hanks稳定性参数相差越大,一般大于5~100倍,这充分地说明了偏心时最宽边处早已是紊流但是最窄边却仍然是层流,符合实验和工程实际情况。表明了汉克斯(Hanks)稳定性参数对水平井的钻井和固井作业中水力参数的科学设计具有重要应用价值。

摘要：从连续方程和运动方程出发，对一种幂律流体流过扩张型圆锥流道时的流动进行了分析计算，得到了挤出胀大比Ｂ与法向应力差Ｎ之间的回归关系．研究结果表明：在圆锥流道张角α不大时Ｂ值较小，α角增加，Ｂ值有增大的趋势；当α角一定时，法向应力差Ｎ增加，则Ｂ值也增大．这一结论对于喷丝板的设计具有参考意义．

摘要：环空螺旋流是钻井液在钻井作业中常见的一种流型,怎样方便、快速及高精度地计算其流速场与压力梯度是一个重要工程问题。提出直接利用线性化迭代法求解幂律流体在环空中螺旋流的流场及压力梯度,避免了求解非线性方程组而可能出现迭代发散的问题,该线性化迭代算法真实可信,精确度高。使用线性化迭代算法,仅以求解两个三对角线性方程组为一次循环,运算速度快,占用时间少,精度高,收敛性得到可靠保证,是矿场使用的好方法,为矿场作业中水力参数设计提供了科学依据。

摘要：基于Poisson-Boltzmann方程、修正的Cauchy动量方程和能量方程,对双电层作用下幂律流体在正弦粗糙微通道中的流动和传热问题,建立模型控制方程组,并且使用高精度紧致差分格式进行数值模拟。然后,计算了不同幂律指数和粗糙度下的速度和温度。进一步研究了幂律指数和粗糙度对通道阻力系数、平均Nusselt数和能效比的影响。结果表明:幂律指数越小,流动阻力越小且能效比越高;增加粗糙度,流动阻力上升且传热性能增强,可在一定范围内提高能效比。