胶凝含蜡原油的黏弹-触变特性

早期含蜡原油的触变性模型均为黏塑性模型,未考虑黏弹性的贡献,管道停输再启动的数值模拟也未考虑黏弹性的影响。为此,利用机械比拟原理,依据含蜡原油的"黏弹-屈服-触变"特点,建立了包含9个未知参数的黏弹-触变模型。利用两种物性不同的含蜡原油在凝点附近的剪切速率阶跃、剪切速率滞回环、恒剪切速率3种典型加载模式下的实验数据对模型进行验证。结果表明:3种测试的模型拟合值与实测值的平均相对偏差分别为4.6%、6.6%、4.2%,实现了用一个模型完整、准确地描述含蜡原油加载全过程的流变响应,为输油管道停输再启动过程的水力特性及管道安全运行提供了重要的基础资料。(图4,表2,参16)     

W/O型含蜡原油乳状液触变特性

海上油田多产高含蜡原油,W/O型含蜡原油乳状液是油水混输管道输送介质的一种常见存在状态,其触变性是管道停输再启动计算和可泵性评价的重要基础资料。滞回环是物料触变特性表征方法之一,通过应力线性增加又线性减小形成滞回环的加载模式研究了W/O型含蜡原油乳状液凝点温度附近胶凝状态的触变特性。结果表明:W/O型含蜡原油乳状液胶凝体系触变性的强弱不依赖于加载条件,随着含水率的增加,滞回环面积减小,原油乳状液触变特性减弱,表征结构恢复的滞回环面积比减小,胶凝体系结构恢复程度变小,这是由于分散相液滴的存在,阻碍了蜡晶空间网状结构的恢复。     

含蜡原油双结构参数模型参数回归的稳定性

含蜡原油双结构参数模型参数回归存在不稳定性,基于触变性参数分组逐步确定法,采用最小二乘原理建立了触变性参数的回归模型。引入稳定性较好的自适应差分进化算法优化回归模型,并针对研究问题的特殊性,对该算法的初始化操作加以改进。在改进的自适应差分进化算法下,待回归触变性参数的回归结果存在随机跳动现象。通过分析回归结果,提出阶跃剪切率实验与恒剪切率实验相结合的触变性测定实验方法,有效解决了双结构参数模型参数回归结果的不稳定问题。     

用滞回曲线法表征含蜡原油的触变过程

随着温度的降低,含蜡原油发生胶凝,此过程中由于形成蜡晶结构,整个原油体系表现出触变特性,其对于输油管道停输再启动压力的计算起着决定性作用。采用滞回曲线法对大庆原油和马惠原油的触变过程进行实验研究,结果表明:表征含蜡原油触变性相对强弱的滞回环面积的对数值随温度升高而线性递减,且偏差值都在1%以内。在凝点温度附近用滞回曲线法和按照SY/T7547-1996标准测得含蜡原油屈服值的结果偏差在10%以内,并且在凝点温度时该值偏差最小。     

流变仪响应特性对含蜡原油屈服应力测试结果的影响

含蜡原油的屈服特性对管道停输再启动起主导性作用。目前,含蜡原油屈服应力大多利用实测的流变曲线,依据某判定条件确定。利用2台同为控制应力型但不同型号的流变仪开展实验,发现在测试的初始阶段,相同剪切加载条件下不同流变仪的实际响应特性(剪切率)不同,流变曲线差别较大;分析含蜡原油在2台流变仪下的屈服响应特性,发现其屈服应力、屈服应变差别较大,即含蜡原油屈服特性与流变仪加载后的实际响应特性密切相关。因此,含蜡原油屈服应力的确定需要考虑流变仪在测试过程中的实际加载条件。基于固体力学中材料强度极限的概念,将含蜡原油黏弹-触变模型中弹性应力的最大值定义为屈服应力。新提出的确定屈服应力的方法能够考虑流变仪在测试过程中的实际加载过程,物理意义也更加明确。     

含蜡原油触变性与温度关系的研究

对加剂改性中原原油在其凝点附近不同温度处的触变特性进行了试验研究。利用Houska模型描述含蜡原油的触变性，计算结果与试验数据吻合良好。研究表明，Houska触变模型中的剩余屈服应力、触变屈服应力、稠度系数、稠度可触变部分系数、流变特性指数与温度成指数函数关系，而结构建立常数和结构裂降常数与温度无关。Houska触变模型中的参数与温度的关系可以为实际热油管道停输后再启动过程的水力分析提供依据。     

湿压剪条件下黄土结构性演化特性研究

【目的】分析增湿及剪切条件下黄土结构性的演化发展特性。【方法】在初始含水率为10%,15%,18%,22%,44%(饱和)以及固结围压为50,100,200,300kPa条件下对黄土进行三轴剪切试验,测定并分析应力结构性参数、应力比结构性参数与综合应变的关系。【结果】黄土应力结构性参数和应力比结构性参数均能够反映出在整个应力加载过程中压剪作用对土结构性渐变演化特性的影响。但是在初始剪切阶段应力结构性参数的变化规律受试验条件的影响相对较大,在低固结围压、低含水率情况下,应力结构性参数随着综合应变的增加总体呈现出先上升后下降,之后趋于稳定的变化趋势;在固结围压及含水率较高的情况下,应力结构性参数随着综合应变的增加而逐渐减小。在增湿及剪切条件下,应力比结构性参数随综合应变的增加呈现单调衰减的趋势,且二者之间的关系曲线光滑,规律性较强;应力比结构性参数与综合应变之间呈指数函数关系。【结论】与应力结构性参数相比,应力比结构性参数能有效且完整地描述增湿和压剪应力作用下黄土结构性演化的整个过程。     

《管道科学技术论文选集》文摘(十六) 用改进的Houska模型描述改性原油的触变性

把不可恢复结构的概念引入Houska触变模型,使用两个结构参数描述低温原油的结构,并提出了一个试验方法来测量改进后模型的参数。研究了胜利原油加降凝剂的特性,拟合结果与测量值基本吻合。《管道科学技术论文选集》文摘(十六) 用改进的Houska模型描述改性原油的触变性@郝建斌     

含蜡原油触变模型研究现状

黏弹-触变特性是含蜡原油重要的流变特性,对输油管道停输后再启动过程的水力特性及管道运行安全具有重要影响.介绍了含蜡原油黏弹-触变特性的成因、机理和特点,总结了常用触变性测试方法及优缺点.评述了现有触变模型的研究现状,分析了现有黏塑性触变模型和黏弹-触变模型的特点与缺陷.对于目前最常用的结构动力学类触变模型,阐述了采用单一结构参数存在的问题,详尽分析了现有速率方程的一些数学特性及其存在的缺陷,总结了现有的一些改进方法.     

描述含蜡原油触变性的新型三参数模型

阐述了含蜡原油的触变性研究对管输含蜡原油的工艺设计和生产管理,尤其对原油管道的停输再启动过程的意义。以华北原油为例,采用τ-.γ-t曲线法测定了触变性原油剪切应力裂降过程,通过对试验数据的拟合和相关文献试验数据的验证,建立了一种能定量描述含蜡原油剪切应力裂降过程的新型三参数触变模式。该模型具有精度高、参数少、试验简便,而且适用性广泛的特点。     

基于贝叶斯方法的蒙古栎林单木枯死模型

目的贝叶斯统计法在提高模型参数稳定性上有较大的优势,研究贝叶斯方法在单木枯死模型中的应用,改进模型参数的估计方法,为蒙古栎天然林林分生长收获与经营管理提供参考。方法以蒙古栎天然异龄林为对象,基于202块固定样地数据,利用二分类Logistic模型构建基于经典概率统计法、贝叶斯法和分层贝叶斯法的蒙古栎单木枯死模型。随机抽取80%的数据用于建立模型,剩下的20%用于检验模型,利用经典概率统计法（非线性最小二乘法）、有先验信息的贝叶斯统计法和无先验信息的分层贝叶斯统计法进行参数估计,分析模型的表现和参数分布。模型的拟合效果通过计算ROC曲线下的面积AUC（Under Curve）来判断,并利用Pearson-χ2检验来检验模型的拟合优度。结果（1）贝叶斯法与传统极大似然法的估计值相近,且其估计参数的标准差小于传统方法。（2）贝叶斯法估计参数的可信区间最小,比传统极大似然法的置信区间小6.0% ~ 31.8%。层次贝叶斯法估计参数的可信区间最大,比传统极大似然法的置信区间大11.2% ~ 185.0%。（3）拟合效果最好的是层次贝叶斯法,其模型AUC值为0.83,贝叶斯法与传统极大似然法模型的AUC值均为0.73。结论层次贝叶斯法在拟合枯死模型方面具有明显的优势,拟合效果最好,模型预估精度最高。      

落叶松人工林直径分布动态预估模型1）

基于小兴安岭地区和长白山地区102块落叶松人工纯林固定标准地复测数据（10 a间隔期）,采用参数预测模型（PPM）系统,建立了前期Weibull分布参数（b1）与前期林分调查因子模型、前期参数c1与b1之间的回归模型、两期参数b2与b1的回归模型、以及两期参数c2与b2之间的回归模型,并采用似乎不相关回归（ SUR）理论,估计了模型的参数;利用“刀切法”选择平均相对误差（ ME ）、平均相对误差绝对值（ MAE ）、预测精度（ P）、相对误差（ B）、误差指数（ IE ）等指标,分别对所建立的参数动态预测方程及直径分布动态预测结果进行了检验。结果表明：所有模型的R2a较好（0．428～0．897）,RMSE均较小（0．37～0．94）,所建立的直径分布动态预测模型具有较好的拟合效果。通过检验,所建立的参数动态模型预估能力较好（－10％＜ME＜－2％,P＞95％）,并能较好地预测落叶松人工林未来直径分布（B0＝4．38％,B1＝12．38％,IE＝524）。     

基于粒子群优化Friele模型木材染色配色算法研究

为提高木材染色计算机智能配色的准确性和实用性，选择水曲柳单板为染色材，基于Friele模型为基础，对模型参数进行循环赋值计算出最优参数值和预测配方，利用粒子群优化Friele模型预测其拟合配方与拟合反射率，并根据基于人眼的CIEDE2000色差评价标准公式计算色差，比较2种方法的预测配方和光谱反射率得出，当模型参数固定时，平均拟合色差为0.820 2，优化模型后，平均拟合色差为0.728 7。基于粒子群优化Friele模型进行参数循环赋值相比较固定模型参数对木材配色效果有显著提高。     

应用非线性隐式迭代法回归含蜡原油触变模型

针对以往含蜡原油触变模型参数回归中实验数据误差被放大和迭代初值不易选取的问题,以非线性参数回归为框架,引入不适定问题的求解思想,应用求解非线性不适定问题的非线性隐式迭代法,一次性回归Houska触变模型的相关参数。对加剂50 mg/kg的中原原油进行参数回归,所得计算值与实验数据吻合较好,最小相对误差为2.71%(26℃),最大相对误差仅为5.09%(21℃)。该方法回归结果准确、稳定,误差随温度的升高而单调减小,可用于求解含蜡原油触变模型参数的回归问题。     

非满载罐体液体冲击等效机械模型参数确定

为了获得指定罐体形状和充液比条件下的钟摆模型参数值,采用类比分析方法推导了钟摆摆线长度参数和液体冲击频率的关系;采用假设和类比分析相结合的方法推导了钟摆小球质量参数和液体冲击力的关系.在此基础上,借助不同仿真条件下的液体自由振荡FLUENT软件仿真结果拟合得到钟摆模型参数关于罐体形状和充液比的多项式函数.FLUENT仿真和钟摆模型数值计算获得的液体冲击力绕罐体上某点的力矩表明：本文提出的方法能够获得精确的钟摆模型参数值,模型参数的拟合值与实际值的误差均在±4%范围内.     

棉花出苗期耐冷综合评价体系的构建及耐冷指标筛选

【目的】 综合评价棉花品种（系）出苗期耐冷性,建立可靠评价模型,筛选鉴定指标,为耐冷品种选育鉴定提供简便有效的评价方法。【方法】 以200份陆地棉品种（系）为试验材料,设恒定低温、昼夜变温和适宜温度3个处理,测定其出苗率、下胚轴长、根长、百粒重等指标,采用耐冷系数差异分析、频次分析、降幅分析、主成分分析、聚类分析和多元回归分析等方法,对群体进行耐冷型划分,并建立耐冷性评价模型和确定鉴定指标。【结果】 各指标在适宜温度下变异幅度较小,变异系数为3.12%—18.89%,各品种（系）出苗率在85.00%以上,具有较高的生活力,可用于后续耐冷性分析。在低温胁迫下群体内各指标变异幅度增大,为7.14%—108.33%,在恒定低温和昼夜变温下,变幅最大的指标依次为根长和萌发指数。主成分分析将14个低温相关指标和百粒重转换为6个相互独立的综合指标,代表了全部数据74.98%的信息量。利用隶属函数法计算综合耐冷评价值（D）,并对其进行聚类分析,按照耐冷性强弱将200份陆地棉品种（系）划分为5类,第Ⅰ类群属于强耐冷型共2份,第Ⅱ类群属于耐冷型共42份,第Ⅲ类群属于中耐冷型共69份,第Ⅳ类群属于较敏感型共83份,第Ⅴ类群属于敏感型共4份,其中,新陆中16号为耐冷性最强的品种。采用多元回归分析方法,建立棉花出苗期耐冷性预测模型为Y=-4.10+0.58X4+0.40X14+0.32X1+0.22X5（R²=0.92）,筛选出4个耐冷性鉴定指标,分别为恒定低温下的棉苗总长、出苗率、干物重和昼夜变温下的萌发率。田间早播试验中各品种（系）的出苗率,与室内试验结果基本一致。【结论】 采用恒定低温和昼夜变温处理结合多元统计分析方法对棉花出苗期耐冷性评价是可行的,恒定低温下的棉苗总长、出苗率、干物重和昼夜变温下的萌发率,可作为鉴定指标。     

林分径级分布预测模型参数的贝叶斯法估计——以金沟岭林场样地数据为例

以吉林省金沟岭林场云冷杉针阔混交异龄林26块检查法样地的5次观测数据为基础,建立转移矩阵模型对一定周期的林分径级分布进行预测。分别利用经典统计学方法和贝叶斯方法对转移矩阵模型的参数进行估计,建立了固定参数的矩阵模型和贝叶斯矩阵模型,并对两种模型的预测效果进行对比。结果显示,固定参数的转移矩阵模型对林分径级分布的预测值比实际值偏高,贝叶斯模型的预测结果更接近林分的实际径级分布,证明了贝叶斯参数估计方法比固定参数平均的方法所建模型具有更高的预测精度。     

基于Rothermel模型的红松人工林地表可燃物蔓延速率及参数修正

  目的  该研究以室内模拟野外真实条件下的燃烧试验为手段，测定不同坡度和含水率条件下东北红松人工林地表可燃物蔓延速率，与基于Rothermel模型预测蔓延速率对比，并对Rothermel模型进行修正，以提高Rothermel模型预测红松人工林地表可燃物燃烧蔓延速率的适用性。  方法  以红松人工林地表可燃物为试验材料，在实验室内构建不同含水率和坡度的可燃物床层结构，平地无风条件下进行30次点烧试验，5°、10°、15°和20°条件下分别进行15次点烧试验。根据热电偶记录的温度时间数据及位置数据计算燃烧蔓延速率，在平地条件下对Rothermel模型中相关可燃物的参数进行拟合，得到最优模型，在此基础上对Rothermel模型坡度参数修正。  结果  在各试验条件下，红松人工林地表火蔓延速率最大值为0.631 m/min，最小值为0.114 m/min；直接使用Rothermel模型预测0° ~ 20°坡度条件下红松人工林地表火燃烧蔓延速率平均绝对误差为0.059 m/min，范围为0.003 ~ 0.241 m/min，平均相对误差为27.4%，范围为2.4% ~ 152.6%；在使用平地无风条件下点烧试验数据重新修正Rothermel模型的可燃物特征参数β_op的基础上，基于5° ~ 20°条件下点烧试验数据修正坡度参数，修正参数后的Rothermel模型平均绝对误差平均值降低了0.024 m/min，为0.035 m/min，范围为0.003 ~ 0.102 m/min，平均相对误差降低了10.4%，为17.0%，范围为1.8% ~ 65.5%；修正参数后模型预测值与实测值的R2为0.913 5。  结论  在0° ~ 20°坡度条件下不能直接使用Rothermel模型对红松人工林地表可燃物燃烧蔓延速率进行预测，需要对模型中的可燃物特征参数和坡度参数进行修正，拟合参数后模型预测误差显著降低，预测精度显著提升，可以对我国0° ~ 20°坡度条件下红松人工林地表火蔓延速率进行预测。      

基于BP神经网络的杉木林蓄积量估测研究

以杉木人工林为研究对象,选取与蓄积量预测有关的因子作为样本输入,通过分析神经网络各参数对网络性能的影响得到最佳参数值,构建结构为10∶3∶1的杉木林蓄积量BP神经网络模型,通过模型训练随机抽取46个样本单元数据并预测20个检验样本。结果表明:BP神经网络对于林分蓄积量具有很好的模拟效果,总体拟合精度为88.5%,均方误差MSE=2.95,所构模型合理、稳定,能够快速有效预测杉木林的变化规律。