技術情報とプレゼンテーション

1100kV GIL应用于中国的苏通特高压输电工程，其额定电压水平世界最高。为了保证其绝缘可靠性，进行产品设计时，绝缘子附近设置了微粒陷阱，用于捕捉附近的异物微粒，降低绝缘子表面发生沿面闪络的几率。GIL内部绝缘结构形式和几何尺寸决定了电势梯度分布，微粒运动受自身重力、库仑力、电场梯度力、气体阻力及摩擦力的共同作用，运动规律复杂难测。本文采用COMSOL软件建立了金属微粒在1100kV GIL微粒陷阱附近的运动模型，利用粒子追踪模块获得了不同大小微粒在不同电压和不同初始位置的运动轨迹。通过分析微粒运动规律，指导制定GIL产品老练试验方案，增加了微粒陷阱的捕捉效果 ... 詳細を見る

借助数值模拟技术及煤层气排采经验分析排采过程中流体流动运移规律，能够为煤层气井智能排采提供技术支持。本文以某煤层气井地质与开发工程为基础，借助COMSOL软件构建求解数值模型，实现了煤层气排采动态分析及排采制度优化。取得以下主要研究成果： （1）采用含压裂裂缝的Warren-Root物理模型，以达西渗流理论知识为基础，建立了封闭可求解的煤层气排水降压数学模型。 （2）利用二维面和三维长方体叠加的混合法构建压裂裂缝，利用混合法求取边界流量，解决裂隙通量计算误差，提高了计算效率和流量统计准确率。 （3）以参数化扫描研究方法为基础，优化了该井的排采制度 ... 詳細を見る

陷落柱、断层、煤层变薄带在煤矿开采过程中是常见的地质异常体，往往伴随着突水、瓦斯突出等事故的发生，给煤矿生产和建设带来重大的安全隐患。利用COMSOL软件，设计地质模型，模型尺寸1000m×500m，自上而下共分为三层，其中上岩层240m，中间煤层20m，下岩层240m；煤层中设有煤层变薄带、断层，以及穿透煤层的陷落柱。模拟过程中利用声学模块中的压力声学，瞬态接口，模型的上下左右都采用平面波辐射条件（除炮点），减小边界反射效应；在模型的左上方位置设置一个炮点，激发信号为频率100KHz的高斯脉冲，设置法向加速度条件。自由三角形网格剖分，计算得到二维绘图组 ... 詳細を見る

“页岩气革命”使美国成功摆脱了对他国能源的严重依赖，目前我国页岩气的勘探开发也已取得了突破性成果，但是随着页岩气的开发，仍存在三大问题困扰着科学工作者和现场工程师：（1）页岩气开发过程中的渗透率演化规律尚未摸清；（2）在产气过程中，页岩气在产量上往往呈现出不确定性；（3）缺乏针对页岩气进行历史拟合和产量预测的数学工具。针对以上三个主要问题，我们定义非常规储层固有渗透率的演化是裂隙和基质之间物质传输和应力传递的结果，并建立了离散体模型研究孔隙变形与流体流动之间的耦合作用；以此为基础，我们建立双基质双重孔隙介质模型（连续介质模型）研究页岩基质变形与流体流动之间的耦合关系 ... 詳細を見る

本文利用COMSOL软件仿真了有限宽度的平行黑磷对的等离子体传输及模态分布性质，其中包括它们的光限比和梯度力。首先，设置了两个黑磷层之间的三种不同的相对取向。由于黑磷在光学性质上表现出强烈的各向异性，在三种情况中都发现了对称和反对称模式的存在。对称模式下的电场主要集中在两层黑磷之间，而反对称模式下的电场更多的分散在黑磷对的两侧。结果表明，与反对称模式相比，对称模式表现出更大的光限比和梯度力。更有趣的是，发现zigzag-zigzag结构具有最大的梯度力，而armchair-zigzag结构具有最大的光限比。当两个黑磷层分别沿armchair和zigzag方向时 ... 詳細を見る

冻融循环引起的破坏是季节冻土区渠道的主要病害，其发生与温度梯度和水分迁移有密切的联系。为了研究冻融循环作用下土体温度变化与水分分布，多场耦合理论应运而生。但目前存在的多场耦合模型大多采用了过多的参数，其中的一些参数甚至难以确定。因此本文基于Harlan流体动力学模型，以温度和孔隙率为变量建立了一个实用的多场耦合控制方程，然后采用COMSOL Multiphysics中的数学模块中的系数型偏微分方程（PDE）对土体温度场和水分场进行模拟，并与室内水分迁移试验进行对比，证明了该耦合模型的有效性。最后以北部引嫩工程渠道为例，建立模型试验，所得试验结果与模拟结果也是十分接近。 詳細を見る

采用回转窑处理工业废弃物已有多年历史。工业废弃物里含有的有机物在高温下挥发、气化、裂解和燃烧，最后残留下含有硅、钙、铁等无机物，无机物构成了高温的具有一定粘度的炉渣。 高温炉渣夹杂着一定量的气泡。气泡可能从下列几个方面产生： 1）有机物裂解挥发产生的气体； 2）燃烧产生的气体； 3）夹带的气体； 4）液体在高温下的汽化。 从工业现场采集炉渣样品，获取了炉渣的微观结构。计算机模拟的过程揭示炉渣结构形成的过程。 研究表明，采用COMSOL Multiphysics流体力学模块和传递模块，二维非对称结构能够有效模拟高温炉渣的流动过程，解释了炉渣的形貌的形成过程。结果显示 ... 詳細を見る

LIMCA技术是一种原位测量高温液态金属中杂质颗粒的方法。测量的原理为：在一个小孔内外设置一对电极，并且通以电流，这样可以在孔口附近形成一个电敏感区，当杂质经过电敏感区时，通过测量电压脉冲信号以检测杂质的信息。对硬质颗粒的LIMCA技术已经有了许多研究，但实际情况下有些颗粒如气泡是可变形的，这将损害LIMCA的精度。 模型使用了 COMSOL Multiphysics® 中的“层流两相流-相场”和“电磁场”模式，气泡和液态铝以相同的初始速度向相同方向运动，同时在液态导电金属中通以电流。由于流体和气泡是运动的，流动会受到洛伦兹力的影响，所以在流场中加入由电磁场计算得到的 ... 詳細を見る

在页岩或致密储层油气开发过程中，水力压裂技术得到了广泛引用。在传统的油藏数值模拟中，裂缝参数如导流能力等一般是给定值，而在低渗致密储层实际开发过程中，受铺砂浓度等影响，压裂裂缝只有部分发挥增产效果，可以称之为有效裂缝。 考虑铺砂浓度随裂缝长度的变化关系，基于COMSOL地下水模块和裂隙流模块，建立了致密砂岩储层压裂开发渗流数值模型。模型通过对达西定律模型进行修改，以考虑启动压力梯度对渗流规律的影响。同时针对致密储层的两种裂缝形态：经典长缝和网状体积缝，分别进行了有效缝长和有效改造体积的定量分析与评价。 本文从铺砂造缝，储层特性，生产制度等方面进行影响因素分析 ... 詳細を見る

油藏在生产过程中，地层中的孔隙压力下降，压力降由井筒开始向外传播，从而导致地应力场的分布发生变化，后期钻新井的最优位置将因此发生改变，所以必须明确生产过程中油藏地应力场的变化规律。 不考虑储层的温度变化，所建模型只需要进行固体力学与达西渗流场的耦合。对于目前中国的油藏开发情况，地层渗透率较低，单个开发储层较薄，常采用压裂方式增产，将储层看做纵向均质的地层，因此可以使用二维模型。 建立地层为 300m×300m 的矩形区域，井筒为 0.1m 的圆形区域，二者差集为所建的模型。对整个模型区域施加固体力学场和 Darcy 渗流场。因为设置求解应力场为应力的变化量 ... 詳細を見る