摘要：根据相似原理,设计建造了水平井底部钻柱运动状态的模拟实验装置。利用该装置进行了水平井钻柱在不同钻压、转速条件下钻柱运动状态的模拟实验。实验结果表明:水平井底部钻柱在不同转速下表现出近似圆形摆动,"8"字形摆动和扁"8"字形摆动3种运动状态。随着转速的增加,钻柱的摆动由近似圆形摆动向"8"字形和扁"8"字形摆动转化;钻压和转速是影响水平井底部钻柱运动状态的2个重要因素。转速越高,越容易形成"8"字形摆动,增加钻压有利于底部钻柱"8"字形摆动的形成;水平井底部钻柱的运动范围始终处于井眼的中下偏右部。

摘要：目前关于实钻井壁应力分布计算大都基于岩石的各向同性,在实际工况分析中存在误差。该文应用各向异性材料力学理论,将层状地层简化为横观各向同性岩石材料,建立了各向异性地层井孔周围应力计算模型。应用弹性力学广义平面应变问题的复变函数解法,结合井孔周围受力边界条件及相关坐标转换,得到横观各向同性地层斜井壁围岩应力解析解。对井壁围岩主应力影响因素的分析表明,层理面弹性参数、层理面倾角、水平原地应力比和井斜角方位角对井壁应力分布均会造成影响。在进行层理性地层井壁稳定分析时,应格外注意层理面倾角、原地应力比以及井斜参数的影响。该结果对现场施工设计有很好的指导意义。

摘要：结合普通金属螺旋弹簧的弹性变形理论和形状记忆合金(SMA)的力学本构模型,分析与描述SMA螺旋弹簧的簧丝横截面上应变、应力分布规律,进而推导SMA螺旋弹簧的相变临界参数计算公式。基于SMA螺旋弹簧的宏观试验现象和推导的相变临界参数计算公式,建立描述SMA螺旋弹簧的轴向变形和轴向外力间关系的力学模型。理论计算与试验结果的对比表明,建立的SMA螺旋弹簧力学模型能准确预测SMA螺旋弹簧的轴向外力和轴向变形间的关系,并克服有限单元法模拟计算SMA螺旋弹簧时在几何建模和数值收敛等方面的局限性,可为研究SMA螺旋弹簧的力学行为和基于SMA螺旋弹簧的结构设计提供必要的理论基础和技术参考。

摘要：在现有的形状记忆合金(Shape memory alloy,SMA)简化模型的基础上,结合温度与相变临界应力的关系,从应变角度出发,提出一种形式简单、物理意义更加明确且能反应SMA在热-机载荷下力学行为的分段线性模型。基于Bernoulli-Euler梁理论,利用SMA分段线性模型,建立SMA梁非线性弯曲过程中弯矩与曲率关系的力学模型。结合SMA梁力学模型,设计一套简便易行的求解流程,分别对纯弯曲和受均布载荷的简支梁进行数值求解,分析梁截面上应力分布、弯矩与挠度关系、记忆因子的变化等。结果显示建立的SMA分段线性模型能有效描述热-机载荷下SMA的力学行为,可建立简单有效的SMA结构的力学模型,更便于工程应用和理论分析。

摘要：研究单个角型颗粒的冲击过程,有助于深入理解冲蚀磨损过程中材料去除的机理。设计了一种用于冲击机理研究的单颗粒冲击实验装置,装置可按照设计速度、角度以及颗粒方位角发射单个颗粒撞击靶体材料,并通过高速摄像机捕捉颗粒撞击的动态过程。利用该装置进行了菱形形状的硬质角型颗粒撞击AA3003铝合金靶体材料的实验,结果表明:装置能够有效研究冲击参数(冲击速度、冲击角、方位角等)对冲击行为和材料变形机制的影响,实现研究变量可控,有助于研究冲蚀磨损过程的主、次要影响因素。冲击角和方位角是决定颗粒旋转方向的关键因素,不同的旋转方向对应了不同的材料变形机制。通过颗粒运动轨迹图像,揭示了冲击诱导的颗粒旋转与冲蚀机理之间的相关性。所设计的实验装置及方法为颗粒冲蚀中的细观力学行为研究提供了一种有效的研究手段。

摘要：金属-有机框架(Metal-organic framework,MOF)材料因其出色的比表面积、众多的活性位点、可调的孔径范围和灵活的框架结构,在气体分离、储能和催化等领域发挥着重要的作用.近年来,采用高表面积、永久孔隙以及包含固有的氧化还原活性位点的MOF材料作为超级电容器的电极材料引起了研究者们的关注.本文主要从MOF在超级电容器领域的研究出发,着重介绍了其性能和结构对超级电容器电化学性能的影响,阐述了关于MOF性能调控和结构设计的研究进展.首先,MOF的电导率是影响超级电容器能量密度和功率密度的一大关键性能,而其材料的特殊结构又直接影响了导电率.其次,MOF丰富的活性位点和可调的孔径尺寸等特点都为其导电性能的提升创造了条件.此外,MOF的结构稳定性与超级电容器的循环性能密切相关,稳定结构的构建是增强超级电容器循环性能的重要前提.最后,对MOF未来在超级电容器领域中的研究进行了展望,结构的调控仍然是这一领域的重要研究方向.

摘要：烟气轮机是催化裂化装置能量回收系统中的关键设备,但烟气内的催化剂颗粒极易在内壁面沉积结垢,影响机组正常运行,因而必须对烟气轮机内的气固两相流动进行研究以避免催化剂发生沉积。以实际烟气轮机为基准设计了模型烟气轮机,运用粒子图像测速(PIV)技术对模型烟气轮机内叶顶、叶中、叶根三个特征面的气固两相流动特性进行冷态测量,研究两相流在1000和1400 m3?h-1两种气相流量下的流动特性。结果表明,静叶流道内,两相流逐渐偏转加速,在流道出口处速度值和偏转角度达到最大。相同气相流量下,颗粒的速度偏转程度小于气相。动叶流道内,气相速度沿流动方向逐渐衰减,流出流道时速度方向接近轴向。固相在动叶流道出口处叶顶附近具有与旋转方向相反的切向速度分量。研究结果为进一步探索催化剂颗粒在烟气轮机内部的沉积结垢机理提供了重要依据。

摘要：海洋深水油气钻完井过程中,井筒内流体流动是一个多组分、存在相变及流型转化的复杂四相流动过程。为了进一步揭示深水钻完井井筒多相流动规律,基于井筒四相流动理论,阐述了其在深水油气钻完井工程领域的应用进展;然后,针对该理论在深水钻完井某些特殊工况下存在的局限性,展望了井筒多相流动理论未来的发展趋势。研究结果表明:①深水钻完井井筒四相流动理论能够充分考虑深水井筒中的各种物理化学现象,可以实现对井筒瞬态温度、压力的精确刻画,进而为深水钻完井水力参数优化设计提供坚实的理论基础;②深水钻井井涌发生后,在泥线低温高压环境作用下,井筒内气相易生成天然气水合物(以下简称水合物)相变,从而改变井筒气体体积分数的分布特征;③在井底高温高压作用下,井筒酸性气气体存在着超临界相变,导致高含酸性气体的气侵具有“隐蔽性”;④深水气井测试过程中,井筒四相流动理论能够准确刻画井筒内水合物沉积、堵塞全过程,为深水气井测试过程中水合物的防治提供理论依据;⑤深水钻井井筒多相流动理论今后的发展趋势,将涉及井筒与深水特殊地层耦合作用机制、深海水合物钻井井筒多相流动理论及支撑深水钻井新技术的井筒多相流动理论的研究。

摘要：针对一类同时具有状态时滞和输入时滞的切换广义系统,研究了保性能控制器的设计.通过构造广义Lyapunov函数和线性矩阵不等式(linear matrix inequality,LMI),给出了状态反馈保性能控制器存在的充分条件,并将保性能控制器的设计问题转化为线性矩阵不等式的可行解问题.最后用示例说明了该方法的有效性.

摘要：本文在讨论卡尔曼滤波方法基础上,设计了微地震卡尔曼滤波的实现算法。在讨论裂缝产生微地震波传播的过程中,通过微地震波在地层中传播吸收衰减等因素影响分析,建立了适于微地震波传播的状态方程。针对微地震波传播过程中各种噪声的特点,研究了噪声的变化规律。就卡尔曼滤波中两类噪声方差初始估计问题,在假定噪声和信号不相关的条件下,研究了状态变量基于观测值无偏估计理论后,给出了观测初始噪声方差估计方法和与状态变量有关的输入噪声方差的估计方法。通过理论模型和实际资料进行处理、验证分析,证明方法可行。