针对钻井过程中停钻工况下岩屑在钻井液中的沉降问题,以球形颗粒代替岩屑,以聚丙烯酰胺(Polyacrylamide,PAM)溶液代替钻井液,采用计算流体动力学-离散元法(Computational fluid dynamics-discrete element method,CFD-DEM)分别模拟了单...针对钻井过程中停钻工况下岩屑在钻井液中的沉降问题,以球形颗粒代替岩屑,以聚丙烯酰胺(Polyacrylamide,PAM)溶液代替钻井液,采用计算流体动力学-离散元法(Computational fluid dynamics-discrete element method,CFD-DEM)分别模拟了单颗粒和双颗粒在PAM溶液中的沉降过程,探究颗粒粒径和PAM溶液浓度对单颗粒沉降过程的影响,考察颗粒粒径和颗粒初始间距对水平排列的双颗粒沉降过程的影响,并简要分析了颗粒的受力情况。结果表明:单颗粒在PAM溶液中的沉降速度比在水中小,随粒径的增大而增大,随PAM溶液浓度的增加而减小;水平排列的双颗粒在沉降过程中受Magnus力和Saffman力的显著影响,颗粒间距越小,粒径越大,Magnus力的作用越明显;在沉降过程中,水平排列的双颗粒垂直下落速度大于单颗粒的沉降速度,且呈波动增长。研究结果可为钻井现场工艺实施、颗粒在黏性流体中的沉降机理及相关工程应用研究提供一定的参考。展开更多
针对目前颗粒阻尼器的不足及土木工程减震的需求,提出并联式单向单颗粒阻尼器(Parallel Single-Dimensional Single Particle Damper,PSSPD)。在剖析PSSPD减振机理且全面考虑颗粒的受力状态的基础上,建立其力学模型并提出一种高效的变...针对目前颗粒阻尼器的不足及土木工程减震的需求,提出并联式单向单颗粒阻尼器(Parallel Single-Dimensional Single Particle Damper,PSSPD)。在剖析PSSPD减振机理且全面考虑颗粒的受力状态的基础上,建立其力学模型并提出一种高效的变步长数值计算方法。针对简谐激励,获得PSSPD-单自由度结构系统处于稳定、对称、周期碰撞状态时的系统位移响应解析表达,并在该结果的基础上分析各参数对PSSPD性能的影响及颗粒运动最优间距的与其它参数的关系,对其准确性进行验证。提出PSSPD在地震动中的优化分析方法并对其合理性和准确性也进行验证,并研究在最优设计参数和不同场地地震动作用下PSSPD对结构的减震效果。结果表明:因PSSPD属于加速度(力)相关性阻尼器,只要颗粒发生碰撞就会转移受控结构的能量,而地震动频谱的丰富性和随机性增强了颗粒发生碰撞的概率,PSSPD对不同场地下的地震动均有良好的减震效果,且场地效应对其减震效果影响不明显,更加适用于中低层结构。展开更多
文摘针对钻井过程中停钻工况下岩屑在钻井液中的沉降问题,以球形颗粒代替岩屑,以聚丙烯酰胺(Polyacrylamide,PAM)溶液代替钻井液,采用计算流体动力学-离散元法(Computational fluid dynamics-discrete element method,CFD-DEM)分别模拟了单颗粒和双颗粒在PAM溶液中的沉降过程,探究颗粒粒径和PAM溶液浓度对单颗粒沉降过程的影响,考察颗粒粒径和颗粒初始间距对水平排列的双颗粒沉降过程的影响,并简要分析了颗粒的受力情况。结果表明:单颗粒在PAM溶液中的沉降速度比在水中小,随粒径的增大而增大,随PAM溶液浓度的增加而减小;水平排列的双颗粒在沉降过程中受Magnus力和Saffman力的显著影响,颗粒间距越小,粒径越大,Magnus力的作用越明显;在沉降过程中,水平排列的双颗粒垂直下落速度大于单颗粒的沉降速度,且呈波动增长。研究结果可为钻井现场工艺实施、颗粒在黏性流体中的沉降机理及相关工程应用研究提供一定的参考。
文摘针对目前颗粒阻尼器的不足及土木工程减震的需求,提出并联式单向单颗粒阻尼器(Parallel Single-Dimensional Single Particle Damper,PSSPD)。在剖析PSSPD减振机理且全面考虑颗粒的受力状态的基础上,建立其力学模型并提出一种高效的变步长数值计算方法。针对简谐激励,获得PSSPD-单自由度结构系统处于稳定、对称、周期碰撞状态时的系统位移响应解析表达,并在该结果的基础上分析各参数对PSSPD性能的影响及颗粒运动最优间距的与其它参数的关系,对其准确性进行验证。提出PSSPD在地震动中的优化分析方法并对其合理性和准确性也进行验证,并研究在最优设计参数和不同场地地震动作用下PSSPD对结构的减震效果。结果表明:因PSSPD属于加速度(力)相关性阻尼器,只要颗粒发生碰撞就会转移受控结构的能量,而地震动频谱的丰富性和随机性增强了颗粒发生碰撞的概率,PSSPD对不同场地下的地震动均有良好的减震效果,且场地效应对其减震效果影响不明显,更加适用于中低层结构。
