冲洗液安全密度窗口的实验模拟及有限元分析
玻璃仪器清洗的实验原理
玻璃仪器清洗的实验原理
一、玻璃仪器清洗的目的在实验过程中使用过的玻璃仪器,其表面会残留各种化学试剂,或者附着有机物、细菌等污染物,需要彻底清洗,以免污染后续实验结果。
二、清洗过程中的化学反应1. 碱性清洗剂的作用碱性清洗剂可以与玻璃表面残留的脂肪酸发生鹼水解反应,生成水溶性的肥皂,使污染物溶解除去。
2. 酸性清洗剂的作用酸性清洗剂可以溶解和移除玻璃表面残留的无机盐沉积物,并且可以消毒杀菌。
3. 清水冲洗的作用大量清水的冲洗可以将表面溶解的污染物和清洗剂彻底冲刷干净。
三、常用的清洗剂及Its作用1. 碱性清洗剂:苏打溶液、洗涤剂等,可以溶解油脂类物质。
2. 酸性清洗剂:稀盐酸、稀硝酸等,可以溶解无机盐沉积。
3. 复合清洗剂:硫酸二氢钠,兼具碱性和氧化作用。
4. 肥皂或洗涤剂:对脂肪污染物清洗效果好。
5. 过氧化氢:可以起到消毒和漂白作用。
四、clears洗技巧1. 先用清水冲去大部分污染物。
2. 必要时用刷子轻刷,帮助清洗。
3. 清洗剂要浸泡一段时间,充分反应。
4. 用大量流动清水彻底冲洗干净。
5. 最后可以用无水乙醇烘干,使玻璃器皿更干净。
6. 整个过程要轻拿轻放,防止玻璃器皿破损。
综上所述,这就是玻璃仪器清洗的基本方法和原理,需要选择合适的清洗剂,注意冲洗干净,使实验器皿恢复洁净。
玻璃仪器的洗涤实验报告
玻璃仪器的洗涤实验报告玻璃仪器的洗涤实验报告引言：玻璃仪器在科学实验中起着至关重要的作用。
为了确保实验结果的准确性和可靠性，对玻璃仪器的洗涤工作必须十分认真和细致。
本实验旨在探究不同洗涤方法对玻璃仪器的清洁效果，并找出最佳的洗涤方案。
实验材料与方法：实验中使用的玻璃仪器包括烧杯、容量瓶、试管等常见的实验用具。
洗涤方法分为三组，分别是手工洗涤、机械洗涤和超声波洗涤。
实验过程中，首先用自来水冲洗玻璃仪器，然后根据洗涤方法的不同进行处理。
手工洗涤采用温水和洗涤剂的混合溶液，机械洗涤则使用实验室常见的洗涤机，超声波洗涤则将玻璃仪器放入超声波清洗机中。
实验结果：经过实验，我们发现不同的洗涤方法对玻璃仪器的清洁效果有着显著的影响。
手工洗涤能够较好地去除玻璃表面的污垢，但是对于一些细小的孔隙和沟槽难以彻底清洁。
机械洗涤则能够更加均匀地清洗整个玻璃仪器表面，但是对于一些顽固的污垢效果不佳。
而超声波洗涤则能够通过超声波的震荡作用，将污垢从玻璃仪器表面彻底清除，达到了最好的清洁效果。
讨论与分析：手工洗涤是最常见的洗涤方法，但是在实验室中使用时需要注意洗涤剂的浓度和温度，以及清洗时间的控制。
手工洗涤的优点是操作简单，成本低，适用于一些不太复杂的玻璃仪器。
然而，对于一些需要高度清洁的仪器，手工洗涤的效果可能不尽如人意。
机械洗涤是一种自动化的洗涤方法，通过洗涤机的旋转和喷淋作用，能够较好地清洗玻璃仪器表面。
机械洗涤的优点是清洗效果均匀，适用于大批量的仪器清洗。
但是对于一些难以清洗的细小孔隙和沟槽，机械洗涤的效果可能不如手工洗涤。
超声波洗涤是一种利用超声波的震荡作用清洗玻璃仪器的方法。
超声波的震荡能够将污垢从玻璃表面剥离，并通过涡流的形成将其冲洗掉。
超声波洗涤的优点是清洗效果最好，能够彻底去除玻璃仪器表面的污垢。
但是超声波洗涤设备的价格较高，适用于一些对清洁效果要求极高的实验室。
结论：根据本实验的结果，我们可以得出以下结论：不同的洗涤方法对玻璃仪器的清洁效果有着显著的影响。
有限元分析法
实验名称： 三维实体结构的分析前面的实训练习中，是采用先生成节点，然后连接节点生成元素的方法来建立有限元模型的，它适用于结构比较简单的零件。
但是对于一些复杂结构，如果还是采用上面的方法建立有限元模型，不但非常繁琐，而且容易出错，甚至在有些情况下几乎是不可能的。
因此，本实训中将介绍三维实体结构的有限元分析。
一、问题描述图25所示为一工字钢梁，两端均为固定端，其截面尺寸为，m d m c m b m a m l 03.0,02.0,2.0,16.0,0.1=====。
试建立该工字钢梁的三维实体模型，并在考虑重力的情况下对其进行结构静力分析。
其他已知参数如下：弹性模量（也称杨式模量） E= 206GPa ；泊松比3.0=u ；材料密度3/7800m kg =ρ；重力加速度2/8.9s m g =；作用力Fy 作用于梁的上表面沿长度方向中线处，为分布力，其大小Fy=-5000N 二、实训目的本实训的目的是使学生学会掌握ANSYS 在三维实体建模方面的一些技术，并深刻体会ANSYS 软件在网格划分方面的强大功能。
图25 工字钢结构示意图三、结果演示使用ASSYS 8。
0软件对该工字钢梁进行结构静力分析，显示其节点位移云图。
四、实训步骤（一）ASSYS8.0的启动与设置与实训1第一步骤完全相同，请参考。
（二）单元类型、几何特性及材料特性定义1定义单元类型。
点击主菜单中的“Preprocessor>ElementType >Add/Edit/Delete ”，弹出对话框，点击对话框中的“Add…”按钮，又弹出一对话框（图26），选中该对话框中的“Solid ”和“Brick8node 45”选项，点击“OK ”，关闭图26对话框，返回至上一级对话框，此时，对话框中出现刚才选中的单元类图26单元类型库对话框图27 单元类型对话框图28 材料特性参数对话框型：Solid45，如图27所示。
点击“Close ”，关闭图27所示对话框。
含杂质管道冲刷腐蚀数值模拟
2020年03月方法。
气相预硫化也称干法预硫化，即在循环氢气存在条件下，注入硫化剂进行硫化。
[4]而催化剂的湿法硫化过程会使用到硫化剂，一般以二甲基二硫（DMDS ）为主，在硫化条件下分解生成甲烷，且蒸汽压比较低易于处理，硫化过程也可以在比较低的温度下进行。
催化剂硫化过程使用器内湿法预硫化，建立氢循环后展开硫化剂硫化。
2.5催化剂失活控制催化剂在正常情况下出现结焦，因此会产生连续失活情况。
在整个反应过程中，要做好的就是避免快速失活现象的产生。
原料中所包含的多环芳烃、烯烃及大分子物质在正常反应下容易结焦，而有机金属化合物在分解后可能会滞留于催化剂之上产生金属中毒，使得催化剂出现不可再生性的性能损坏。
原料中的有机氮化合物经过处理后也需要避免过度反应现象。
防止催化剂的中毒失活，从而提高催化剂的使用周期。
3催化剂制备与应用的发展趋势环境保护问题引起了生产经营方的广泛关注，而我国也不断地制定日益严格的规章制度，颁布了清洁油品标准。
生产清洁柴油已经成为当务之急。
柴油加氢催化剂的制备和应用突破了现有的技术，将有效地解决当前国内柴油加氢技术方面的某些问题，对我国石油市场的发展具有明确的现实意义。
而我国原油加工量本身也处于逐渐增长的趋势，含硫原油加工量的增加趋势与我国不断更新的清洁柴油标准实施，也让清洁柴油生产的需求更加紧迫。
[5]柴油加氢催化剂的需求程度将比以前更加突出，因此以FDS 催化剂为主的产品具有良好的发展空间，整个加氢脱硫、加氢脱氮过程具备出色的稳定性和活性，满足更高标准的清洁柴油生产要求。
今后的工业试验过程中也能够让催化剂保持稳定性的同时，活性趋于不变状态，让低硫化、高活性的催化剂生产规模不断加大。
4结语未来的柴油生产将把重点放在技术改进与工艺调整方面，加氢过程作为清洁柴油生产的主要方法，也具有重要的研究价值。
选择高活性、高选择性的催化剂必然成为今后的研究重点，这对于我国石油工业也提出了新的要求。
柴油加氢催化剂的研究工作可以按照反应条件与生产目的的差异选择不同的催化剂类型，开发更加高效化的加氢催化剂。
有限元分析实验报告
有限元分析实验报告有限元分析实验报告一、实验基本要求根据实验指导书的要求能够独立的使用ANSYS 软件操作并在计算机上运行，学会判断结果及结构的分析，学会建立机械优化设计的数学模型，合理选用优化方法，独立的解决机械优化设计的实际问题。
二、实验目的1. 加深对机械优化设计方法的理解2. 掌握几种常用的最优化设计方法3. 能够熟练使用ANSYS 软件操作，培养学生解决案例的能力4. 培养学生灵活运用优化设计方法解决机械工程中的具体实例三、实验软件及设备计算机一台、一种应用软件如ANSYS四、实验内容实验报告例题实训1——衍架的结构静力分析图2-2所示为由9个杆件组成的衍架结构，两端分别在1，4点用铰链支承，3点受到一个方向向下的力F y , 衍架的尺寸已在图中标出，单位： m。
试计算各杆件的受力。
其他已知参数如下: 弹性模量（也称扬式模量）E=206GPa；泊松比μ=0.3；作用力F y =-1000N；杆件的2横截面积A=0.125m.一、 ANSYS8.0的启动与设置图2-2 衍架结构简图1．启动。
点击：开始>所有程序> ANSYS8.0> ANSYS ，即可进入ANSYS 图形用户主界面。
图2-4 Preference 参数设置对话框2．功能设置。
电击主菜单中的“Preference ”菜单，弹出“参数设置”对话框，选中“Structural ”复选框，点击“OK ”按钮，关闭对话框，如图2-4所示。
本步骤的目的是为了仅使用该软件的结构分析功能，以简化主菜单中各级子菜单的结构。
3．系统单位设置。
由于ANSYS 软件系统默认的单位为英制，因此，在分析之前，应将其设置成国际公制单位。
在命令输入栏中键入“/UNITS，SI ”，然后回车即可。
（注：SI 表示国际公制单位）二单元类型，几何特性及材料特性定义1．定义单元类型。
2．定义几何特性。
3．定义材料特性。
三衍架分析模型的建立1．生成节点。
AIP有限元分析仿真
4.2.3.2 AIP有限元分析环境AIP（Autodesk Inventor Professional）即三维设计软件Inventor的专业版。
在设计过程中，用户可以使用“应力分析”对一个零件结构或装配结构（AIP 2010版本以后）施加约束和载荷，计算应力、变形、安全系数、固有频率和相应振型。
AIP应力分析是对Inventor零部件模型的直接求解，将一个三维几何模型转换成一个数学模型。
模型体积是该数学模型的问题域，模型表面是问题域的边界。
该问题域有特定的材料特性，边界上可以有给定的载荷、约束或位移等。
因此，边界条件可以根据载荷和位移来定义。
下面简要介绍AIP有限元分析步骤。
（1）准备分析模型。
这是有限元分析的第一步，除了CAD建模全过程外，还包括分析目标的确认。
可以删除模型中受影响小的零件特征，并提高性能，而分析结果的差异相对很小。
例如，对汽车前排座椅骨架构件进行静结构应力分析，首先要将要分析的零件结构提取出来，针对设计目标进行分析求解，如图4-6所示是分离分析目标零件的过程，最终确定其中的关键零件。
图4-6目标零件的确定（2）定义材料特性。
大多数机械装置或工程结构，在它们的正常工作状况下，一般不允许其结构发生不可逆转的变形，即发生塑性变形。
而工程上常用的金属材料，弹性变形的应力应变关系是线性关系，因此，在静力分析中采用线弹性材料的假设是合理的。
需要注意的是，这里所说的材料特性仅仅是指静力学有限元分析需要的材料物理特性，包括弹性模量、泊松比、密度、屈服强度等，它们作为材料的参数在Inventor的材料库中都已给定。
用户也可以基于材料库中已有材料定义一个新材料，如图4-7所示，然后选定该材料用于分析的结构中。
（3）施加结构约束。
对于静力分析，一般要消除所有刚体的自由平动和转动运动。
过度约束或欠缺约束均会显著影响模型的行为。
结构约束的类型包括固定约束、无摩擦约束和销约束。
固定约束（Fixed Constraint）可以定义在构件的面、边和点上，对于静力分析来讲，对构件的固定约束就是限定其平动自由度。
四类问题有限元分析的MARC操作指南
四类问题有限元分析的MARC操作指南《有限元分析及应⽤》四类问题有限元分析的MARC操作指南曾攀(清华⼤学机械⼯程系)本操作指南是向初学者介绍MSC.MARC软件，采⽤逐步演⽰的⽅式，帮助使⽤者熟悉MSC.MARC/MENTAT的菜单操作，并通过⼀系列的实例分析帮助使⽤者逐步掌握该软件的使⽤；内容涉及四类问题：平⾯静⼒问题、空间静⼒问题、振动模态分析、材料⾮线性问题，具体内容如下。
MSC.MARC简介平⾯带孔⽅板拉伸3D带法兰⾼压油缸悬臂梁的振动斜拉桥的振动封头等温塑性成形过程1 MSC.MARC简介1.1 MSC.MARC概述MSC.MARC是功能齐全的⾼级⾮线性有限元软件，具有极强的结构分析能⼒。
为满⾜⼯业界和学术界的各种需求，MSC.MARC提供了层次丰富、适应性强、能够在多种硬件平台上运⾏的系列产品。
MSC.MARC的基本模块为MARC和MENTAT。
MSC.MARC/MARC模块是功能齐全的⾼级⾮线性有限元软件求解器，体现了30年来有限元分析的理论⽅法和软件实践的完美结合。
它具有极强的结构分析能⼒：(1) 可以处理各种线性和⾮线性结构分析包括：线性/⾮线性静⼒分析、模态分析、简谐响应分析、频谱分析、随机振动分析、动⼒响应分析、⾃动的静/动⼒接触、屈曲/失稳、失效和破坏分析等；(2) 它提供了丰富的结构单元、连续单元和特殊单元的单元库，⼏乎每种单元都具有处理⼤变形⼏何⾮线性,材料⾮线性和包括接触在内的边界条件⾮线性以及组合的⾼度⾮线性的超强能⼒；(3) MARC的结构分析材料库提供了模拟⾦属、⾮⾦属、聚合物、岩⼟、复合材料等多种线性和⾮线性复杂材料⾏为的材料模型；(4) 分析采⽤具有⾼数值稳定性、⾼精度和快速收敛的⾼度⾮线性问题求解技术。
为了进⼀步提⾼计算精度和分析效率，MARC软件提供了多种功能强⼤的加载步长⾃适应控制技术，⾃动确定分析曲屈、蠕变、热弹塑性和动⼒响应的加载步长；(5) ⽹格⾃适应技术，以多种误差准则⾃动调节⽹格疏密，不仅可提⾼⼤型⾮线性结构分析精度，⽽且能对局部⾮线性应变集中、移动边界或接触分析提供优化的⽹格密度，既保证计算精度，同时也使⾮线性分析的计算效率⼤⼤提⾼。
有限元分析-详解
C、棱柱铰约束（Slider）
该约束只能施加于虚件之上，仅允许被约束的 对象沿指定放松的轴平移滑动，限制其它五个自由 度。一般施加过程为：单击 按钮，弹出图示对话 框。选择虚件加于Supports 栏，选择使用的坐标系， 并在需要放松的轴线方向输入1。单击确定完成定义。 如针对如图所示接触虚件示例，用加于虚件的取代 施加于Point1 的高级约束，结果相同。
Element Type 决定采用linear 线性直边单元亦或采 用parabolic 抛物线棱边单元，抛物线棱边单元能带 来更好的精度。
此外还可以通过如图所示对话框中的Local 卡片，通 过添加（Add）sage和sag来调整局部网格细密程度 和，带来更合适的分析精度。（注：全局网格划分越 细密或采用抛物线棱边单元同样能提高精度，但同时 计算耗时增加）。
网格和属性还可以通过模型管理工具条 来自行定义。其中：
图标用于给实体Solid 模型定义四面体单元；
图标用于给曲面surface 模型定义三角形单元，如 果用户决定把实体模型当作薄壳模型来处理，也可 以用于实体模型；
图标表示对线框wireframe 几何进行梁单元网格划 分，要求对象是在Generative Shape Design 或 Wireframe and Surface Design 中生成的部件， 或者在Structure Design 环境下生成的梁（不能对 Sketch 对象进行网格划分），且划分出的网格是一 维的。
CATIA有限元分析
有限元分析是实现安全设计的重要部分， 在日常设计工作中也经常得到应用。
一 、零件体有限元分析
零件体有限元分析的一般步骤为：
（1）：建立零件模型并导入分析模块；
有限元仿真时长-概述说明以及解释
有限元仿真时长-概述说明以及解释1.引言1.1 概述有限元仿真是一种广泛应用于工程领域的数值计算方法，它通过将复杂的实际问题抽象为有限数量的小元素来近似解决。
在实际工程中，有限元仿真被广泛应用于结构分析、流体力学、电磁场分析等各个领域。
有限元仿真的基本原理是将大的连续体划分为小的离散单元，通过对每个单元的力、位移和应力进行计算，进而推算出整个体系的响应。
通过此方法，可以预测物体在不同负载和工况下的行为，例如材料的应力分布、位移变形以及应变变化情况。
有限元仿真的应用领域非常广泛，涵盖了许多工程和科学领域。
其中包括但不限于结构工程、电子器件设计、航空航天工程、汽车工程等。
在结构分析领域，有限元仿真可以帮助工程师评估和优化设计，提高结构的强度和稳定性；在电子器件设计中，可以模拟电流和电磁场的分布，帮助设计师优化电路板布局；在航空航天和汽车工程中，可以预测飞机或汽车在不同条件下的性能表现，提高飞行安全性和汽车的稳定性。
然而，尽管有限元仿真在工程领域有着广泛的应用和价值，但其时长也是一个需要关注的因素。
有限元仿真所需的计算时间通常是一个长过程，尤其是在处理大规模和复杂的问题时。
长时间的仿真过程可能会对工程设计和决策产生不良影响，因此减少有限元仿真的时长是一个重要的课题。
在本篇文章中，我们将从不同角度来探讨有限元仿真时长的重要性和影响因素。
通过对这些因素的分析，可以帮助工程师和研究人员更好地理解有限元仿真的时长，并提出相应的优化措施，从而提高仿真的效率和准确性。
接下来的章节将详细介绍有限元仿真的基本原理以及其在不同领域的应用，并进一步探讨有限元仿真时长的重要性和影响因素。
文章结构部分需要介绍本文的组织结构和章节安排，下面是文章结构部分的内容：1.2 文章结构本文分为以下几个章节来介绍有限元仿真时长的相关内容：第一章引言引言部分为本文开篇，将对有限元仿真时长的重要性进行概述，并介绍本文的目的和整体结构。
第二章正文正文部分将首先介绍有限元仿真的基本原理，包括有限元分析的基本概念和步骤，以及有限元法在工程领域中的应用。
(有限元)上机实验指导书
实验一ANSYS软件环境及典型实例分析一、实验目的：熟悉ANSYS软件菜单、窗口等环境、软件分析功能及解题步骤。
二、实验设备：微机，ANSYS软件。
三、实验内容：ANSYS软件功能、菜单、窗口及解题步骤介绍。
四、实验步骤：1、ANSYS界面介绍：ANSYS软件功能非常强大，应用范围很广，并具有友好的图形用户界面（GUI）和优秀和程序架构。
基于Motif标注的GUI主要由主窗口和输出窗口组成。
随着版本的不断升级，ANSYS界面不断改进，不同版本间的界面存在着较大差别。
下面介绍ANSYS的用户界面。
（1）主窗口ANSYS的主窗口主要由以下5个部分组成。
①Utility菜单这些菜单主要通过ANSYS的相关功能组件起作用，比如文件控制、参数选择、图像参数控制及参数输入等。
②Input Line(Input Window命令输入窗口)命令输入窗口（也称为命令栏）用于显示程序的提示信息并允许用户直接输入命令，简化分析过程。
③工具栏（Toolbar）工具栏主要由按钮组成，这些按钮都是ANSYS中的常用命令。
用户可以根据工作类型定义自己的工具栏以提高分析效率。
④主菜单（Main Menu）主菜单包括了ANSYS最主要的功能，分为前处理器（Preprocessor）、求解器（Solution）、通用后处理器（General Postprocessor）、设计优化器（Design Optimizer）。
展开主菜单可以看到非常多的树状建模命令，这也是ANSYS7.0版本和以前版本的一个显著差别。
虽然菜单的外观改变了，但是菜单结构没有变化，这对ANSYS用户平滑升级非常有利。
⑤图形窗口（Graphic Windows）图形窗口用于显示分析过程的图形，实现图形的选取。
在这里可以看到实体建模各个过程的图形并可查看随后分析的结果。
（2）输出窗口（Output Windows）输出窗口用于显示程序的文本信息，即以简单表格形式显示过程数据等信息。
仪器的洗涤实验报告
实验名称：仪器的洗涤实验实验日期：2023年X月X日实验地点：化学实验室一、实验目的1. 熟悉实验室常用仪器的名称、规格、用途和使用注意事项。
2. 掌握玻璃仪器、塑料仪器等不同材质仪器的洗涤方法。
3. 学习并练习仪器的干燥和保存方法，确保仪器清洁、干燥，防止污染。
二、实验原理实验室仪器在使用过程中会积累各种污垢，如有机物、无机物、矿物质等。
这些污垢会影响实验结果的准确性。
因此，在实验前需要对仪器进行彻底的洗涤。
洗涤方法应根据仪器的材质、污垢的性质和程度进行选择。
三、实验仪器和试剂1. 仪器：烧杯、试管、滴定管、移液管、容量瓶、锥形瓶等。
2. 试剂：去污粉、肥皂、洗涤剂、铬酸洗液、蒸馏水等。
四、实验步骤1. 仪器的预处理：- 将仪器用自来水冲洗，初步去除表面的污垢和残留物。
- 对于难以冲洗的污垢，可用去污粉或肥皂进行刷洗。
2. 仪器的洗涤：- 玻璃仪器：- 对于油污，可用热的碱液（如NaOH溶液）浸泡一段时间，然后用毛刷刷洗。
- 对于一般污垢，可用洗涤剂或肥皂水刷洗。
- 对于精密仪器，如滴定管、移液管等，可用铬酸洗液进行洗涤。
- 塑料仪器：- 可用肥皂水或洗涤剂刷洗。
- 对于难以去除的污垢，可用稀盐酸或稀硫酸浸泡一段时间。
3. 仪器的干燥：- 将洗涤干净的仪器放在干燥箱中烘干。
- 或者将仪器倒置在通风处自然晾干。
4. 仪器的保存：- 将干燥后的仪器放入仪器柜中，避免灰尘和污染。
五、实验结果与分析本次实验中，我们按照实验步骤对各种仪器进行了洗涤、干燥和保存。
经过实验，我们发现：1. 不同的洗涤方法适用于不同材质和不同污垢的仪器。
2. 仪器的洗涤和干燥是保证实验结果准确性的重要环节。
3. 仪器的保存方法对防止污染和延长仪器使用寿命至关重要。
六、实验讨论1. 在洗涤过程中，要注意安全，避免化学品溅伤皮肤和眼睛。
2. 洗涤后的仪器应尽快干燥，以免细菌滋生。
3. 仪器的保存环境要清洁、干燥、通风。
七、实验总结本次实验使我们掌握了实验室常用仪器的洗涤、干燥和保存方法，提高了我们的实验操作技能。
密度流的实验报告
密度流的实验报告一、实验目的通过密度流实验，探究物质的密度对流动性质的影响，以及密度流在实际应用中的一些重要特点。
二、实验原理密度流实验是一种通过调整不同物质密度的流体在水平管道中流动而观察其流动性质的实验。
在此实验中，我们使用了不同浓度的盐溶液代表不同物质的密度。
根据流体力学原理可知，密度流实验的现象可以解释为：在密度不同的两种流体相接触时，由于密度不同造成的浮力差异，使得密度较大的流体向下流动，密度较小的流体向上流动，形成特殊的流动现象。
三、实验器材1. 玻璃水平管道2. 盐溶液（不同浓度）四、实验过程1. 准备好玻璃水平管道，确保管道内壁干净无杂物。
2. 制备不同浓度的盐溶液。
3. 将低浓度盐溶液倒入管道底部，确保盐溶液填满管道。
4. 缓慢倒入高浓度盐溶液，注意不要产生过大的水流。
5. 观察密度流形成的过程，并记录下观察结果。
五、实验结果与分析在实验过程中，我们使用了不同浓度的盐溶液进行了密度流实验。
实验结果显示，当高浓度盐溶液缓慢倒入低浓度盐溶液中时，高密度盐溶液会向下流动，低密度盐溶液会向上流动，形成了密度流现象。
我们观察到，密度流现象不仅仅是单纯的混合，更重要的是对密度差异的响应能力。
当盐溶液倾斜管道时，密度流行为表现出非常稳定和可控的特性。
此外，我们还发现，密度流的速度直接与密度差异有关，密度差异越大，流速越快。
六、实验结论通过密度流实验，我们可以得出以下结论：1. 密度不同的流体相互作用时，形成密度流现象。
2. 密度流现象具有稳定和可控性。
3. 密度流的速度与密度差异成正比。
七、实验应用密度流现象在生活和工业中具有广泛的应用价值。
以下是一些典型的实际应用场景：1. 海水淡化工艺中，通过密度流作用可以使盐分呈现上下分层状态，有利于提取纯净的淡水。
2. 煤矿安全防治中，利用密度流可以排除瓦斯，确保矿井的安全运行。
3. 医学领域中，密度流技术可用于血液离心、沉降等实验，帮助诊断疾病。
八、实验改进1. 考虑增加更多的浓度级别，以便更全面地观察密度流现象的变化规律。
实验报告玻璃清洗
实验报告玻璃清洗实验名称：玻璃清洗实验实验目的：通过实验观察比较不同洗涤剂对玻璃清洗效果的影响，找到一种最佳的方法清洗玻璃。
实验器材：1. 实验室用水槽2. 不同品牌的洗涤剂（如：品牌A、品牌B、品牌C）3. 玻璃片4. 干净的抹布实验步骤：1. 准备多个玻璃片，每个玻璃片上的污渍相同。
2. 将水槽中倒入适量的自来水。
3. 将一个玻璃片放入水槽中，用手轻轻搓洗几次。
4. 从水槽中取出玻璃片，用抹布擦拭干净。
5. 重复步骤3和步骤4，将不同品牌的洗涤剂加入水槽中，分别搓洗几次后擦拭干净。
实验结果：经过多次实验观察和比较，我们得出了以下实验结果：对比品牌A、品牌B和品牌C的洗涤剂，我们发现：1. 品牌A的洗涤剂在清洗玻璃时效果最好。
它能迅速溶解污渍，并且在擦拭过程中不会留下任何痕迹。
清洗后的玻璃片看起来非常干净和透明。
2. 品牌B的洗涤剂在清洗玻璃时效果次之。
它能清除大部分的污渍，但在擦拭过程中留下一些痕迹。
清洗后的玻璃片透明度较高，但不如品牌A的洗涤剂清洗效果好。
3. 品牌C的洗涤剂在清洗玻璃时效果最差。
它不能有效地清除污渍，擦拭后的玻璃片上仍然有很多痕迹和污渍残留。
实验讨论与结论：经过对不同品牌洗涤剂的比较，我们可以得出以下结论：1. 不同品牌的洗涤剂在清洗玻璃时存在明显差异。
品牌A的洗涤剂具有较好的清洗效果，能够迅速溶解污渍并且不留下任何痕迹。
相比之下，品牌B和品牌C 的洗涤剂清洗效果明显逊色。
2. 清洗玻璃的最佳方法是选择具有高清洁效果的洗涤剂，例如品牌A的洗涤剂。
3. 在实际使用中，除了洗涤剂的选择外，也需注意洗涤剂的用量和搓洗的力度。
适量的洗涤剂和适度的搓洗力度能够更好地清除污渍。
4. 实验中使用的抹布也对清洗效果有影响，应选择干净、无绒毛的抹布进行擦拭，以避免在玻璃表面留下绒毛等残留物。
实验总结：通过本次玻璃清洗实验，我们了解到不同洗涤剂对玻璃清洗效果的影响。
我们发现品牌A的洗涤剂在清洗玻璃时效果最好，可以迅速溶解污渍并且不留下任何痕迹。
玻璃仪器清洗教材教学设计
玻璃仪器清洗教材教学设计引言：玻璃仪器在化学实验中起着重要的作用，正确的清洗和保养是保证实验结果准确性和实验安全性的关键。
因此，设计一份玻璃仪器清洗教材教学设计，旨在帮助学生掌握清洗玻璃仪器的方法和技巧，提高实验操作能力，确保实验顺利进行。
一、目标与学习内容1. 目标：- 理解玻璃仪器清洗的重要性和意义；- 掌握常见玻璃仪器的清洗方法和注意事项；- 学会选择适当的清洗剂和工具进行玻璃仪器清洗；- 培养良好的实验室卫生和安全意识。
2. 学习内容：- 玻璃仪器清洗的原理和重要性；- 常见玻璃仪器清洗方法和注意事项；- 清洗剂和工具的选择；- 实验室卫生和安全意识的培养。
二、教学方法与步骤1. 教学方法：- 讲授：通过讲解理论知识，介绍玻璃仪器清洗的原理和重要性；- 演示：展示常见玻璃仪器清洗的实际操作过程，引导学生熟悉清洗方法和注意事项；- 实践：在实验课中组织学生进行玻璃仪器清洗实验，在实际操作中巩固所学知识。
2. 教学步骤：- 第一步：引入玻璃仪器清洗的重要性和意义，让学生了解清洗不当可能会对实验结果和个人安全造成的危害。
- 第二步：介绍常见的玻璃仪器清洗方法和注意事项，包括玻璃器皿和玻璃管道的清洗方法、玻璃仪器积水的处理方法等。
- 第三步：讲解清洗剂和工具的选择，介绍常用的清洗剂，如酸碱溶液和清洗刷等，并指导学生根据实验需求选择合适的清洗剂和工具。
- 第四步：进行玻璃仪器清洗实验，组织学生在实验室中亲自进行实验操作，让他们熟悉清洗过程，并注意正确使用清洗剂和工具，培养实验室卫生和安全意识。
- 第五步：总结教学内容，回顾清洗方法和注意事项，并对不同情况下的清洗方法进行比较和评价。
三、教材编写与设计1. 教材结构：- 标题页：玻璃仪器清洗教材教学设计- 引言：介绍玻璃仪器清洗的重要性和意义- 目标与学习内容：描述课程目标和学习内容- 教学方法与步骤：详细介绍教学方法和步骤- 清洗方法：介绍常见的玻璃仪器清洗方法和注意事项- 清洗剂和工具选择：指导学生选择适用的清洗剂和工具- 实验操作：提供具体的玻璃仪器清洗实验操作步骤- 实验总结：总结实验结果和教学重点- 参考资料：列出相关的参考资料2. 教材编写要求：- 简明扼要：注重说理的清晰性和简明性，确保学生容易理解和消化教材内容；- 重点突出：将教材重点和难点进行突出和强调，帮助学生理解和掌握；- 实用性强：教材内容应与实际操作紧密结合，注重实践操作；- 适应性强：教材内容应根据不同程度的学生来编写，满足不同层次的学习需求。
清洗仪器化学实验报告
一、实验目的1. 掌握化学实验中玻璃仪器的清洗方法。
2. 了解不同污渍的去除原理和适用清洗剂。
3. 熟悉玻璃仪器清洗干净的标准。
二、实验原理化学实验中，仪器的清洁程度直接影响到实验结果的准确性。
玻璃仪器表面附着的水膜应均匀，既不聚成水滴，也不成股流下，以表明仪器已经清洗干净。
清洗过程涉及物理和化学原理，如物理的摩擦、冲刷作用，以及化学的溶解、乳化作用。
三、实验仪器与材料1. 玻璃仪器：试管、烧杯、锥形瓶、量筒、容量瓶等。
2. 清洗剂：水、洗洁精、酒精、浓盐酸、稀盐酸、氢氧化钠溶液等。
3. 清洁工具：刷子、布巾、蒸馏水、纯净水等。
四、实验步骤1. 初步清洗：- 将使用过的玻璃仪器用刷子蘸取适量的洗洁精，轻轻刷洗内外壁。
- 用清水冲洗干净，确保去除洗洁精残留。
2. 针对性清洗：- 对于油污，使用洗洁精和刷子进行清洗。
- 对于碘污渍，使用酒精或稀盐酸进行清洗。
- 对于高锰酸钾分解产生的二氧化锰，使用浓盐酸或稀盐酸进行清洗。
- 对于石灰水残留，使用稀盐酸或氢氧化钠溶液进行清洗。
3. 彻底冲洗：- 使用蒸馏水或纯净水冲洗仪器，确保所有清洗剂被冲掉。
4. 干燥：- 将清洗干净的仪器倒置或倾斜放置，使其自然干燥。
- 对于不易干燥的仪器，可以使用电吹风进行吹干。
五、实验结果与讨论1. 清洗效果：- 通过上述步骤清洗后，所有玻璃仪器均达到清洗干净的标准，即仪器内外壁附着的水既不聚成水滴，也不成股流下，形成均匀的水膜。
2. 清洗原理：- 洗洁精具有乳化作用，能将油污分解成微小的颗粒，便于冲洗。
- 酒精和稀盐酸可以溶解碘和二氧化锰，使其易于冲洗。
- 浓盐酸和稀盐酸可以与石灰水中的碳酸钙反应，生成可溶于水的氯化钙，从而去除污渍。
六、实验结论通过本次实验，我们掌握了化学实验中玻璃仪器的清洗方法，了解了不同污渍的去除原理和适用清洗剂，熟悉了玻璃仪器清洗干净的标准。
在今后的实验中，我们将严格按照清洗规范操作，确保实验结果的准确性。
仪器的清洗实验报告
一、实验目的1. 熟悉实验室仪器清洗的基本原则和方法。
2. 掌握不同类型仪器的清洗技巧。
3. 了解清洗剂的选择和使用注意事项。
4. 培养良好的实验操作习惯，确保实验结果的准确性。
二、实验原理实验室仪器的清洗是保证实验结果准确性的重要环节。
不同的仪器材料和污染物质需要采用不同的清洗方法。
本实验主要针对玻璃仪器、塑料仪器和金属仪器进行清洗，并探讨合适的清洗剂。
三、实验仪器与试剂1. 实验仪器：玻璃仪器（如试管、烧杯、锥形瓶等）、塑料仪器（如滴定管、移液管等）、金属仪器（如镊子、剪刀等）。
2. 实验试剂：去污粉、肥皂、洗涤剂、铬酸洗液、蒸馏水、酒精。
四、实验步骤1. 玻璃仪器的清洗- 使用去污粉或肥皂刷洗，去除表面污垢。
- 用蒸馏水冲洗干净，去除残留的洗涤剂。
- 对于油污较重的仪器，可用热的碱液浸泡一段时间，再进行刷洗和冲洗。
- 使用铬酸洗液进行彻底清洗，特别是进行精确定量实验的仪器。
2. 塑料仪器的清洗- 使用去污粉或肥皂刷洗，去除表面污垢。
- 用蒸馏水冲洗干净，去除残留的洗涤剂。
- 对于油污较重的仪器，可用有机溶剂（如酒精）进行清洗。
3. 金属仪器的清洗- 使用去污粉或肥皂刷洗，去除表面污垢。
- 用蒸馏水冲洗干净，去除残留的洗涤剂。
- 对于锈蚀的金属仪器，可用砂纸轻轻打磨，去除锈迹。
五、实验结果与分析1. 经过清洗，玻璃仪器、塑料仪器和金属仪器表面污垢均被清除，仪器表面光滑，无油污、锈迹等。
2. 不同的清洗方法适用于不同类型的仪器，如铬酸洗液适用于玻璃仪器的彻底清洗，有机溶剂适用于塑料仪器的油污去除。
3. 清洗剂的选择和使用注意事项：选择合适的清洗剂，避免对仪器材料造成腐蚀；使用时注意安全，避免误伤皮肤。
六、实验结论1. 实验室仪器的清洗是保证实验结果准确性的重要环节，应引起重视。
2. 根据仪器材料和污染物质选择合适的清洗方法，确保清洗效果。
3. 培养良好的实验操作习惯，确保实验结果的准确性。
七、实验反思1. 本实验通过实际操作，使我对实验室仪器清洗有了更深入的了解。
冲洗技术实验报告
冲洗技术实验报告实验目的：本实验旨在通过实际操作来掌握不同冲洗技术的原理和应用，了解其在实际生产和科研中的重要性，并能够根据实验结果分析和优化冲洗过程。
实验材料：1. 待冲洗样品（例如：金属表面、玻璃片等）2. 各种冲洗溶液（例如：去离子水、酒精、清洁剂等）3. 冲洗工具（例如：软刷、喷枪、超声波清洗器等）4. 测量工具（例如：天平、pH计、浓度计等）5. 安全设备（例如：实验服、手套、护目镜等）实验步骤：1. 准备实验材料，确保所有工具和溶液均已准备就绪。
2. 对待冲洗样品进行初步的清洁，去除表面明显的污垢。
3. 根据样品材质和污垢类型选择合适的冲洗溶液。
4. 使用相应的冲洗工具对样品进行冲洗，记录冲洗时间、溶液用量等参数。
5. 冲洗完成后，使用测量工具对样品进行检测，评估冲洗效果。
6. 根据检测结果调整冲洗方案，重复步骤3-5，直至达到预期的冲洗效果。
实验结果：在实验过程中，我们发现不同材质的样品对冲洗溶液的敏感度不同。
例如，金属表面对酸性溶液较为敏感，而玻璃片则对碱性溶液反应较大。
通过调整冲洗溶液的pH值和浓度，我们能够显著提高冲洗效率和效果。
实验分析：冲洗技术的选择对实验结果有着重要影响。
超声波清洗器因其高频振动能够深入样品表面，有效去除顽固污垢，适用于精密仪器的清洗。
而传统的手工冲洗则适用于大面积或形状不规则的样品。
通过实验，我们了解到冲洗过程中溶液的pH值、浓度以及冲洗时间对最终效果的影响。
实验结论：通过本次实验，我们掌握了不同冲洗技术的原理和应用，能够根据样品的材质和污垢类型选择合适的冲洗方案。
实验结果表明，合理调整冲洗参数能够显著提高冲洗效率和效果。
未来在实际应用中，我们应根据具体情况灵活选择和调整冲洗技术，以达到最佳的清洗效果。
安全注意事项：1. 在实验过程中，应始终佩戴实验服、手套和护目镜，以防止溶液溅射造成伤害。
2. 使用化学溶液时，应严格遵守操作规程，避免直接接触皮肤和吸入蒸汽。
化学清洗小型试验报告
化学清洗小型试验报告实验目的：探究化学清洗方法对小型试验装置进行清洗的效果以及对试验结果的影响。
实验原理：化学清洗是利用化学反应去除试验装置表面的污垢和污染物的方法。
常用的化学清洗方法包括酸洗、碱洗和溶剂洗等。
实验设备和试剂：设备：小型试验装置，包括玻璃烧杯、石英管等；试剂：浓硝酸、浓硫酸、氢氧化钠溶液、乙醇。
实验步骤：1.酸洗：将小型试验装置放入玻璃烧杯中，加入适量的浓硝酸和浓硫酸，用玻璃棒搅拌，使其充分接触。
保持反应15分钟后，取出试验装置，用蒸馏水彻底冲洗干净。
2.碱洗：将清洗过的试验装置放入烧杯中，加入适量的氢氧化钠溶液，用玻璃棒搅拌，使其充分接触。
保持反应15分钟后，取出试验装置，用蒸馏水彻底冲洗干净。
3.溶剂洗：将清洗过的试验装置放入烧杯中，加入适量的乙醇，用玻璃棒搅拌，使其充分接触。
保持反应15分钟后，取出试验装置，用蒸馏水彻底冲洗干净。
实验结果与分析：经过酸洗、碱洗和溶剂洗的小型试验装置表面的污垢得到了较好的去除，表面变得较为清洁。
同时，在清洗前后对试验装置的性能进行了测试。
清洗前后石英管的透光性变化：使用光谱仪对石英管进行了测试，在清洗前，石英管的透光性较差，表现为透过来的光线模糊不清；而清洗后，石英管的透光性明显提高，光线变得清晰。
这说明酸洗、碱洗和溶剂洗的清洗方法能够有效去除石英管表面的污垢，恢复其良好的透光性能。
清洗前后玻璃烧杯的表面状况：使用显微镜对玻璃烧杯的表面进行了观察。
在清洗前，玻璃烧杯表面有明显的污渍和污垢；而清洗后，玻璃烧杯表面变得光洁无瑕，并没有显著的污渍和污垢。
这说明酸洗、碱洗和溶剂洗的清洗方法能够有效去除玻璃烧杯表面的污垢，保持其良好的光洁度。
实验结论：化学清洗方法能够有效去除小型试验装置表面的污垢和污染物，并恢复其正常功能。
酸洗、碱洗和溶剂洗的清洗方法对不同材质的试验装置均具有良好的清洗效果，同时对试验结果没有造成显著影响。
实验中也发现，在使用化学清洗方法时需要注意操作安全。
预实习实验报告
一、实验背景随着科学技术的飞速发展，实验室成为了科学研究和技术创新的重要阵地。
为了提高我国高等教育的实践教学质量，许多高校都开设了预实习课程，旨在让学生提前接触实验室环境，了解科研工作流程，培养学生的实践能力和创新精神。
本报告将对我校化学与材料学院预实习课程中的实验部分进行总结和分析。
二、实验目的1. 了解实验室的基本操作规程和安全规范。
2. 掌握实验仪器的使用方法和操作技巧。
3. 学习实验数据的处理和分析方法。
4. 培养严谨的实验态度和团队合作精神。
三、实验内容本次预实习实验共分为三个部分：无机化学实验、有机化学实验和物理化学实验。
（一）无机化学实验1. 实验名称：溶液的配制2. 实验目的：学习溶液的配制方法，掌握物质的量浓度、质量分数等基本概念。
3. 实验原理：根据物质的量浓度计算所需溶质的质量或体积，再通过称量或量取配制一定浓度的溶液。
4. 实验步骤：（1）计算所需溶质的质量或体积；（2）称量或量取溶质；（3）将溶质溶解于溶剂中；（4）转移溶液至容量瓶中，定容至刻度线；（5）摇匀溶液。
（二）有机化学实验1. 实验名称：苯甲酸的制备2. 实验目的：学习有机合成实验的基本操作，掌握苯甲酸的制备方法。
3. 实验原理：利用苯甲酸的酰基化合物与水反应，生成苯甲酸和相应的酸。
4. 实验步骤：（1）称量苯甲酰氯和催化剂；（2）将苯甲酰氯溶解于溶剂中；（3）加入催化剂，混合均匀；（4）反应一段时间后，冷却溶液；（5）过滤、洗涤、干燥，得到苯甲酸。
（三）物理化学实验1. 实验名称：电导率的测定2. 实验目的：学习电导率的测定方法，掌握电导率与溶液浓度、温度等的关系。
3. 实验原理：利用电导率仪测定溶液的电导率，根据电导率计算溶液的离子浓度。
4. 实验步骤：（1）将待测溶液注入电导率池；（2）打开电导率仪，设定测量条件；（3）读取电导率值；（4）根据电导率值计算溶液的离子浓度。
四、实验结果与分析1. 无机化学实验：通过配制不同浓度的溶液，验证了物质的量浓度、质量分数等基本概念的正确性，掌握了溶液的配制方法。
基于CFD的虹吸式坐便器冲水过程数值模拟（无水印）
基于CFD的虹吸式坐便器冲水过程数值模拟刘庆荣，山东豪迈化工技术引言坐便器，俗称马桶，是人类历史上最伟大的发明之一。
美国诗人弗罗斯特曾经说过：人的出生和死亡都在床上，但其余的时间都在马桶上思考。
随着社会经济的发展和人们生活水平的提高，社会总用水量将不断攀升,而在生活用水总量中,有20%为厕所用水,其中大部分为坐便器。
因此开展坐便器的冲洗原理研究，设计节水型坐便器势在必行。
设计冲洗性能优良的节水型坐便器，对我国的节水事业将是一个重大贡献。
另一方面，日本马桶盖突然走红,在很大程度上对中国厂家敲响了警钟,值得我们深思。
国外发达国家对于坐便器产品的研究起步比中国早得多，在数值模拟方面，一些卫生洁具企业开始采用CFD研发坐便器新产品。
例如世界著名的卫生洁具制造商美国“美标”(American standard)公司推出的命名为“冠军”的坐便器系列产品，声称有世界上最好的排污系统，不仅冲水量少(6升)，排污性能好，而且无堵塞。
据称，该产品的一个最重要的特色就是在开发过程中应用了CAD/CAE技术，在产品设计阶段采用了CFdesign来模拟坐便器冲水流动过程，产品结构得到优化的同时减少了开发周期。
本文以某虹吸式坐便器为研究对象，运用CFD技术对虹吸式坐便器不带污物的冲水过程进行数值模拟，研究虹吸式坐便器的冲洗原理，获取关键质点的速度场及整个坐便器压力场等参数，并根据模拟结果对坐便器内部结构进行优化。
1.虹吸式坐便器的结构坐便器的三维模型存在复杂的曲面及特征，本文采用的计算模型是逆向设计的实体模型，通过Pro/E逆向造型，最大限度地保留了坐便器的真实形状。
如图1所示，数值模拟的求解域为虹吸式坐便器的整个冲水区域，该求解域由水箱、坐圈、水包、排污管和内流道组成。
图1计算模型及求解域2.坐便器的流场分析2.1控制方程及RNGκ−ε紊流模型虹吸式坐便器内流场喷射口流道、出水流道等处处都是弯道流动，在弯道中常伴随着强烈的二次流。
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第４２卷第７期２０１５年７月探矿工程（岩土钻掘工程）ＥｘｐｌｏｒａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ（Ｒｏｃｋ＆ＳｏｉｌＤｒｉｌｌｉｎｇａｎｄＴｕｎｎｅｌｉｎｇ）Ｖｏｌ．４２Ｎｏ．７Ｊｕｌ．２０１５：３４－３７ 收稿日期：２０１５－０１－２０；修回日期：２０１５－０４－２０ 作者简介：陈秀荣，女，汉族，１９８３年生，工程师，地质工程专业，硕士，从事工程地质及水文地质方面的工作，内蒙古呼和浩特市新城区呼伦贝尔南路９号，ｓｈａｏｍｉｎｇｌｉａｓｄ＠１２６．ｃｏｍ。
冲洗液安全密度窗口的实验模拟及有限元分析陈秀荣１，邵明利２（１．内蒙古自治区水利水电勘测设计院，内蒙古呼和浩特０１００２０；２．内蒙古煤矿设计研究院有限责任公司，内蒙古呼和浩特０１００１０）摘要：在钻探工程中，冲洗液的密度选择至关重要。
密度过大有助于护壁和悬渣，但会增大钻进阻力；密度过小，则会降低其悬渣能力，并影响钻孔稳定性。
在孔壁稳定性力学分析的基础上，自行建立试验模拟装置进行井壁稳定性模拟。
与此同时，采用有限元方法来模拟钻孔稳定问题，得出合理的冲洗液安全密度窗口。
对比结果表明，利用ＡＮＳＹＳ有限元分析软件模拟来确定冲洗液安全密度窗口具有一定的可行性。
利用有限元模拟分析既可以缩减前期冲洗液的试验费用，又能给钻探提供合理的冲洗液安全密度窗口，对优化冲洗液的密度具有现实的参考价值。
关键词：冲洗液；安全密度窗口；实验模拟；有限元分析中图分类号：Ｐ６３４．６文献标识码：Ａ文章编号：１６７２－７４２８（２０１５）０７－００３４－０４ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＳｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄＦｉｎｉｔｅＥｌｅｍｅｎｔＡｎａｌｙｓｉｓｏｎＳａｆｅＤｅｎｓｉｔｙＷｉｎｄｏｗｏｆＦｌｕｓｈｉｎｇＦｌｕｉｄ／ＣＨＥＮＸｉｕ－ｒｏｎｇ１，ＳＨＡＯＭｉｎｇ－ｌｉ２（１．ＩｎｎｅｒＭｏｎｇｏｌｉａＡｕｔｏｎｏｍｏｕｓＲｅｇｉｏｎＷａｔｅｒＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＨｙｄｒｏｐｏｗｅｒＳｕｒｖｅｙａｎｄＤｅｓｉｇｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｈｕｈ－ｈｏｔＩｎｎｅｒＭｏｎｇｏｌｉａ０１００２０，Ｃｈｉｎａ；２．ＩｎｎｅｒＭｏｎｇｏｌｉａＣｏａｌＭｉｎｅＤｅｓｉｇｎａｎｄＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅＣｏ．，Ｌｔｄ．，ＨｕｈｈｏｔＩｎｎｅｒＭｏｎｇｏｌｉａ０１００１０，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｌｕｓｈｉｎｇｆｌｕｉｄ’ｓｄｅｎｓｉｔｙｉｓｖｅｒｙｉｍｐｏｒｔａｎｔｉｎｔｈｅｄｒｉｌｌｉｎｇｐｒｏｊｅｃｔ．Ｌａｒｇｅｄｅｎｓｉｔｙｉｓｈｅｌｐｆｕｌｆｏｒｗａｌｌｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄｄｒｅｇｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎｂｕｔｗｉｌｌｉｎｃｒｅａｓｅｄｒｉｌｌｉｎｇｒｅｓｉｓｔａｎｃｅａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅ；ｗｈｉｌｅｔｏｏｓｍａｌｌｄｅｎｓｉｔｙｗｉｌｌｒｅｄｕｃｅｔｈｅｃａｐａｂｉｌｉｔｙｏｆｄｒｅｇｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎａｎｄｉｎｆｌｕｅｎｃｅｔｈｅｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｗｅｌｌｂｏｒｅ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓｏｎｔｈｅｂｏｒｅｈｏｌｅｓｔａｂｉｌｉｔｙ，ｓｉｍｕｌａ－ｔｉｏｎｄｅｖｉｃｅｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｔｏｓｉｍｕｌａｔｅｔｈｅｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｂｏｒｅｈｏｌｅｗａｌｌ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｔｈｅｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｗｅｌｌｂｏｒｅｗａｓａｌｓｏｓｉｍｕｌａｔｅｄｂｙｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄｔｏｏｂｔａｉｎｔｈｅｒｅａｓｏｎａｂｌｅｓａｆｅｄｅｎｓｉｔｙｗｉｎｄｏｗｏｆｆｌｕｓｈｉｎｇｆｌｕｉｄ．Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｃｅｒｔａｉｎｆｅａ－ｓｉｂｉｌｉｔｙｏｆｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｕｓｉｎｇＡＮＳＹＳｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓｓｏｆｔｗａｒｅｔｏｄｅｔｅｒｍｉｎｅｔｈｅｓａｆｅｆｌｕｓｈｉｎｇｆｌｕｉｄｄｅｎｓｉｔｙｗｉｎｄｏｗ．Ｕ－ｓｉｎｇｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｎｏｔｏｎｌｙｃａｎｒｅｄｕｃｅｔｈｅｃｏｓｔｏｆｆｌｕｓｈｉｎｇｆｌｕｉｄｔｅｓｔｉｎｅａｒｌｉｅｒｓｔａｇｅ，ｂｕｔａｌｓｏｃａｎｐｒｏ－ｖｉｄｅｔｈｅｓａｆｅｄｅｎｓｉｔｙｗｉｎｄｏｗｏｆｆｌｕｓｈｉｎｇｆｌｕｉｄ，ｗｈｉｃｈｈａｓｐｒａｃｔｉｃａｌｒｅｆｅｒｅｎｃｅｖａｌｕｅｔｏｏｐｔｉｍｉｚｅｔｈｅｄｅｎｓｉｔｙｏｆｆｌｕｓｈｉｎｇｆｌｕｉｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｆｌｕｓｈｉｎｇｆｌｕｉｄ；ｓａｆｅｄｅｎｓｉｔｙｗｉｎｄｏｗ；ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓ长久以来，孔壁稳定性问题一直是钻探工作中的主要难题。
其中，冲洗液安全密度窗口又是其核心部分。
随着科技的发展，有限元分析技术也逐渐被引入到钻探行业。
然而，如何利用有限元软件确定冲洗液安全密度窗口以及实验室仿真模拟相关的研究尚少。
本文利用自行设计的简单仪器进行实验模拟，并与ＡＮＳＹＳ软件分析的结果进行对比，研究有限元分析在该问题应用的可行性。
１ 孔壁稳定力学分析在钻探施工前，地壳内的所有岩层都处在力学平衡和相对稳定状态。
钻井形成后，改变了孔壁周围岩石的原始应力，进而发生应力集中。
上部地层压力迫使孔壁岩石向孔内移动，当岩石强度不够时，就会造成孔壁坍塌［１］。
井孔壁岩石的失稳破坏是由于在外力作用下，应力状态发生变化超过了其强度极限所导致的。
因此，分析孔壁的力学稳定性应该从地层压力入手，首先解出孔壁单元体的应力状态，再将该应力状态变换为与其唯一对应的主应力状态；然后，获取孔壁岩石的强度指标；最后，将主应力状态与强度指标比较，得出孔壁岩石是否发生失稳破坏［２］。
１．１ 地层压力分析１．１．１ 上覆地层造成的垂向压力Ｐ０＝γｈ（１）式中：γ———上覆各地层容重，ｋＮ／ｍ３；ｈ———各地层深度，ｍ。
１．１．２ 垂向压力导致的侧向压力ＰＶ＝λＰ０＝μ１－μＰ０（２）式中：λ———侧压系数；μ———各地层泊松比。
１．１．３ 孔内静液柱压力ＰＷ＝γｗＨ（３）式中：γｗ———孔内液体容重，ｋＮ／ｍ３。
１．１．４ 地层孔隙流体压力地层孔隙流体压力是指充斥在地层孔隙中的流体的压力，也称地层压力。
当地下流体与地面大气连通，则地层处于正常孔隙压力状态，即等于流体的静液柱压力，即：ＰＦ＝γＨ（４）式中：γ———流体的容重，ｋＮ／ｍ３；Ｈ———流体静液柱高度，ｍ。
在某些特殊情况下，也会遇到异常的地层孔隙压力，如异常高压或异常低压。
１．２ 孔壁单元体应力状态根据弹性力学厚壁筒理论，在地层垂向压力、侧向压力和孔内静液柱压力的作用下（以垂直孔为例），近孔壁地层中某点的应力状态可得：σｒ＝ａ２ｂ２２－ａ２・Ｐ２－Ｐ１２＋ａ２Ｐ１－ｂ２Ｐ２２－ａ２（５）σθ＝－ａ２ｂ２２－ａ２・Ｐ２－Ｐ１２＋ａ２Ｐ１－ｂ２Ｐ２２－ａ２（６）σｚ＝γｈ（７）式中：σｒ、σθ、σｚ———分别为近孔壁地层中一点的径向正应力、周向正应力和垂向正应力；Ｐ１、Ｐ２———分别为孔内静液柱压力和地层水平向压力；ａ、ｂ———分别为厚壁筒的内、外半径；ｒ———该点距孔中心的水平距离。
由于实际地层比孔径大得多（即ｂ虫ａ），因此可由以上３个公式解得孔壁处（ｒ＝ａ）的应力状态为式（８）、（９）、（１０）所示：σｒ＝－Ｐ１（８）σθ＝Ｐ１－Ｐ２（９）σｚ＝γｈ（１０）由于垂直孔的特殊性，即单元体面上的切应力为零，３个正应力也可以直接看作３个主应力。
１．３ 孔壁岩土的强度是指在标准测试条件下获得的岩土的通用强度指标，如单轴抗压强度、抗剪强度等。
通常，研究人员对钻取的岩心做单轴强度等室内试验可以精确得到这些强度指标。
有时，也可查找相关资料间接地得到它们的大概范围［３］。
１．４ 孔壁失稳破坏的判别把上面得到的孔壁单元主应力和岩土强度指标代入到破坏判别式中即可得出孔壁是否失稳破坏。
较常用的材料破坏判别准则之一是最大剪应力理论（Ｔｒｅｓｃａ理论）。
式（１１）中的σ１和σ３是孔壁单元体的最大和最小主应力；τｍａｘ和σｂ是孔壁岩土的强度指标。
代入具体数值后，若不等式成立，则孔壁失稳破坏，反之孔壁稳定［４］。
σ１－σ３２≥τｍａｘ＝σｂ２（１１）２ 冲洗液安全密度窗口的确定在钻探施工中，应使用合理的冲洗液密度，使孔内流体压力满足地层流体压力而不发生溢流、坍塌、缩径和漏失［５］。
冲洗液密度的上下限要根据某一地层的坍塌压力、破裂压力和地层孔隙压力来确定。
安全冲洗液密度上限等于该段地层各深处破裂压力的最小值，下限等于该段地层各深度坍塌压力和孔隙压力的最大值，如式（１２）所示：ｍａｘ｛ｐｂ，ｐｐ｝＜ｐｉ＜ｍｉｎ｛ｐｆ｝（１２）［６］由以上分析可知，钻探施工必须保持孔内冲洗液密度介于安全冲洗液密度下限和安全冲洗液密度上限之间。
这个冲洗液密度范围即安全冲洗液密度窗口［７］。
３ 实验模拟及有限元分析该模拟试验的主要原理：在半封闭容器内装入均匀介质材料，然后取出中空的ＰＶ管形成模拟钻孔。
然后向模拟钻孔加入冲洗液，直至液面与模拟钻孔持平。
利用加压装置向钻孔施加围压，通过传感器来获取模拟井壁破坏的临界压力。
在实验结束后，根据ＡＮＳＹＳ软件进行模拟，得到冲洗液的安全密度范围。
随后，将其与模拟实验使用的冲洗液密度进行对比。
如果二者相差很小，说明用ＡＮＳＹＳ软件模拟得出的冲洗液密度对工程实际具有一定的指导作用；反之说明软件模拟不切合实际，不具有指导意义。
本实验有以下几个设定的边界条件：（１）假定材料是各向均匀介质；５３ 第４２卷第７期 陈秀荣等：冲洗液安全密度窗口的实验模拟及有限元分析 （２）假定围压是均匀施加的，且各向相同；（３）假定钻孔只发生径向变形。
３．１ 实验仪器简介本次自行设计的模拟实验仪器结构如图１所示。
仪器主体直径１５０ｍｍ，高度是２５０ｍｍ。
外壁采用透明的有机玻璃，底座用金属。
紧贴内壁放有一个用硅橡胶做的气囊，中心有一个直径为５０ｍｍ的塑料管，长３００ｍｍ。
塑料管下部有很多小孔，以便冲洗液能渗入到砂土层中。
石油工业实验一般使用直径为１ｉｎ（２５畅４ｍｍ），内孔直径１／３ｉｎ（８畅４７ｍｍ）的比例进行测试。
而本实验使用的尺寸有所放大，主要考虑以下几点：（１）体积较大更具有代表性；（２）中心孔的轻微偏移对结果的影响更少；（３）５０ｍｍ直径的孔更接近现场实际的钻孔。
但是，实验还是保留了１∶３的内外径之比。
以往的实验表明：空心圆柱的内外径之比大于１∶３时会发生井壁坍塌；而比例小于１∶３时不发生坍塌［８］。
所以，这里采取了临界值。
图１模拟仪器结构简图试样的制作就是把均质材料（砂石、粘土等）放到内外孔之间，堆积密实。
然后缓慢向内管注入冲洗液至孔壁顶面，待冲洗液液面不再下降时将内管轻轻拔出，这样就形成了一个试样。
围压施加方法就是用氮气瓶或打气筒给气囊充气加压，如图２所示。