單相流模擬實驗裝置

『壹』 單相橋式變流電路整流電路實驗報告怎麼寫

串聯型晶體管穩壓電路一、實驗目的1、熟悉Multisim軟體的使用方法。2、掌握單項橋式整流、電容濾波電路的特性。3、掌握串聯型晶體管穩壓電路指標測試方法二、虛擬實驗儀器及器材雙蹤示波器、信號發生器、交流毫伏表、數字萬用表等儀器、晶體三極體 3DG6×2(9011×2)、DG12×1(9013×1)、晶體二極體 IN4007×4、穩壓管 IN4735×1三、知識原理要點直流穩壓電源原理框圖如圖4－1 所示。四、實驗原理 圖為串聯型直流穩壓電源。它除了變壓、整流、濾波外，穩壓器部分一般有四個環節：調整環節、基準電壓、比較放大器和取樣電路。當電網電壓或負載變動引起輸出電壓Vo變化時，取樣電路將輸出電壓Vo的一部分饋送回比較放大器與基準電壓進行比較，產生的誤差電壓經放大後去控制調整管的基極電流，自動地改變調整管的集一射極間電壓，補償Vo的變化，從而維持輸出電壓基本不變。五、實驗內容與步驟1、 整流濾波電路測試按圖連接實驗電路。取可調工頻電源電壓為16V～， 作為整流電路輸入電壓u2。整流濾波電路1) 取RL＝240Ω ，不加濾波電容，測量直流輸出電壓UL 及紋波電壓 L，並用示波器觀察u2和uL波形，記入表5－1 。U2＝16V～2) 取RL＝240Ω ，C＝470μf ，重復內容1)的要求，記入表5－1。3) 取RL＝120Ω ，C＝470μf ，重復內容1)的要求，記入表5－1 電 路 形 式UL（V）L（V）紋波uL波形U2=16V～RL=240Ω12.95V6.82V～U2=16V～RL=240ΩC=47Oµf20.24V467mV～ U2=16V～RL=120ΩC=470µf19.619842mV～ 2. 測量輸出電壓可調范圍更改電路如下所示10接入負載，並調節Rw1，使輸出電壓Uo＝9V。若不滿足要求，可適當調整R4、R5之值。3. 測量各級靜態工作點調節輸出電壓Uo＝9V，輸出電流Io＝100mA ， 測量各級靜態工作點，記入表5－2。 表5-2 U2＝14V U0＝9V I0＝100mA Q1Q2Q3UB（V）10.868.24.94UC（V）17.510.8610.86UE（V）10.19.014.284. 測量穩壓系數S取Io＝100mA，按表5－3改變整流電路輸入電壓U2（模擬電網電壓波動），分別測出相應的穩壓器輸入電壓Ui及輸出直流電壓Uo，記入下表。表5－3測 試 值（ IO＝100mA）計算值U2（V）UI（V）UO（V）R4=1.87K Rw1=30%R5=1.5K RL=120UO（V）R4=510 Rw1=30%R5=1.5K RL=90SR4=1.87K Rw1=30%R5=1.5K RL=1201417.511.929.01S12＝0.053S23＝0.0521620129.061822.512.079.10 六、思考1、 對所測結果進行全面分析，總結橋式整流、 電容濾波電路的特點。 橋式整流電路在未加濾波的情況下，輸出電壓為輸入交流電壓的正負兩半波的直接相加，輸出直流平均電壓較低，且交流紋波很大。經電容濾波以後，直流輸出電壓升高，交流紋波電壓減小，且電容越大（或負載電流較小）則交流紋波越小。2、計算穩壓電路的穩壓系數S和輸出電阻Ro，並進行分析。 根據表5－3穩壓系數S=0.05（相對於輸入電壓變化率）。輸出電阻Ro=2(Ω)Uin=20V R8=10 R4=390 R5=1.5K Rw1=1K*40%UL(V)9.06V8.978V8.943VRL(Ω)5109050Ro=( UL1- UL2)RL1RL2/( UL2 RL1 –UL1 RL2)=1.95(Ω) 3、 分析討論實驗中出現的故障及其排除方法。1本實驗中模擬系統經常出錯退出，可能是電路運算量太大造成的。本人具體的做法是分部模擬：將整流濾波與穩壓部分分開模擬，在穩壓部分VCC（直流電源）來替代整流濾波的輸出。2 本實驗中R8=30(Ω)太大，應改為10(Ω)較妥。以保證正常工作時限流電路不影響穩壓電路工作。

『貳』 如圖是米勒的模擬實驗裝置，請根據實驗過程和結果回答下列問題：（1）加熱煮沸的水模擬的是______；A反應

米勒通過實驗驗證了化學起源學說的第一步．在這個實驗中，一個盛有水溶液的燒瓶代表原始的海洋，其上部球型空間里含有氫氣、氨氣、甲烷和水蒸汽等「還原性大氣」．米勒先給燒瓶加熱，使水蒸汽在管中循環，接著他通過兩個電極放電產生電火花，模擬原始天空的閃電，以激發密封裝置中的不同氣體發生化學反應，而球型空間下部連通的冷凝管讓反應後的產物和水蒸汽冷卻形成液體，又流回底部的燒瓶，即模擬降雨的過程（如圖）．經過一周持續不斷的實驗和循環之後．米勒分析其化學成分時發現，其中含有包括5種氨基酸和不同有機酸在內的各種新的有機化合物，同時還形成了氰氫酸．米勒的實驗試圖向人們證實，生命起源的第一步，從無機小分子物質形成有機小分子物質，在原始地球的條件下是完全可能實現的．
（1）A裝置里的氣體相當於原始大氣，有氫、氨、甲烷、水蒸氣等，與現在大氣成分的主要區別是無氧氣，A瓶內的氣體代表原始大氣．
（2）米勒先給燒瓶加熱，使水蒸汽在管中循環，接著他通過兩個電極放電產生電火花，為本實驗提供了能量，模擬原始天空的閃電．
（3）在B內含的有機物的溶液中，冷凝管讓反應後的產物和水蒸汽冷卻形成液體，又流回底部的燒瓶，經分析其中含有氨基酸等有機小分子物質．
（4）米勒在實驗中通過分析所得溶液的化學成分發現，溶液中含有多種小分子的有機物．他得出的結論是在原始地球條件下，由無機小分子物質能合成有機小分子物質是可能．
（5）米勒的這個經典實驗證明在生命起源中，從無機小分子物質合成有機小分子的化學過程是完全可能的，這有力的支持了奧巴林的化學起源學說．
故答案為：（1）原始海洋氫氨甲烷水蒸氣原始大氣
（2）閃電能量
（3）氨基酸
（4）無機小分子物質合成有機小分子物質是可能的
（5）支持

『叄』 模擬實驗

油源對比發現，東營凹陷沙三段砂岩透鏡體內的原油並非完全來自沙三段的烴源岩，其油源主要為沙三段和其下部沙四段的混源油。那麼在沒有明顯大斷層溝通的情況下，沙四段的油是如何進入到沙三段的烴源岩中的呢？前文提出油氣可以通過裂縫和薄層砂作為輸導通道運移到砂岩透鏡體中成藏，裂縫和薄層砂這兩種輸導要素在空間上的配置關系和組合樣式對油氣輸導效率及輸導過程究竟如何呢？本次實驗的目的就是應用細棉線模擬裂縫，將棉線和砂體連接，模擬油氣是否能夠由細棉線導入砂岩體中並在砂體中聚集成藏的過程。

（一）模型的物理模擬實驗

1.模型

圖3-15即為油氣有機網路簡單物理模擬實驗裝置圖。該模型的尺寸為長（50cm）×寬（30cm）×厚（2cm）。左上角和右下兩角扇形體分別以粒徑0.4～0.45mm的石英砂充填，左上角扇形體半徑為11cm，右下角扇形體半徑為10cm；模型中央為一近橢圓形體，以粒徑0.4～0.45mm的石英砂充填，長寬分別為22.5cm、16cm；與左上及右下砂岩扇體的距離分別為9.5cm、8cm。模型內其餘部分以泥岩充填。紅色箭頭A、B指示注油口，孔a為注水口，孔b為排氣口。線1、2、3為細棉線。單股棉線的直徑約0.2mm。在常溫常壓下進行實驗。

圖3-15 簡單模擬實驗裝置示意圖

2.實驗結果

首先由示意圖中的a孔注水，排出裝置中央透鏡體中的空氣，當b孔有水流出時，排氣結束。然後將a、b孔皆關閉。然後由A、B兩個注油口開始注油，注油速度皆為0.5mL/min。經過1h後，下扇形體內的油經過棉線運移到透鏡體內並在浮力作用下至頂部聚集；同時上扇體的油也開始經過棉線運移到透鏡體內（圖3-16左）。

距開始注油大約70min後，A口注油的速度減小到0.1mL/min,B注油口的速度維持0.5mL/min不變。約20min後，上扇體內的油繼續緩慢通過棉線運移到透鏡體內；下扇體內的油也繼續通過棉線運移到透鏡體內，透鏡體上部聚集的油量明顯增加（圖3-16中）。此時再次改變注油速度，A口注油速度變為0.2mL/min;B口停止注油。3h40min後，上扇體的油進一步通過棉線運移到透鏡體內，並上浮至頂部聚集（圖3-16右）。A口停止注油，進入靜觀階段。

圖3-16 實驗進行時的油氣運移結果圖

在經歷了18h的靜觀階段後，由兩邊扇體通過棉線進入透鏡體內的油量明顯增多。油在透鏡體上部大量聚集，累積油柱高度為9cm（圖3-17）。

圖3-17 實驗進行23h油氣運移結果圖

至此實驗結束，本次實驗共持續23h15min，累積注油量：由A口注油77.5mL，由B口注油43.5mL。

（二）較復雜模型的物理模擬實驗

1.實驗模型

圖3-18即為較復雜物理模擬實驗裝置圖。該模型的尺寸為長（50cm）×寬（30cm）×厚（2cm）。一共分為上下5層，其充填物依次為含油泥、細砂、含油泥、細砂、泥岩，有4個透鏡體分別布置在最下層和最上層中，上面兩個透鏡體由單股棉線（模擬裂縫）與其下端的細砂岩相連。其中細砂岩粒徑為0.15～0.2mm（模擬薄砂層），透鏡體內的砂礫粒徑為0.35～0.4mm，含油泥中油與泥的比例約為1:5.16,a口為注油口，本實驗在常溫常壓下進行。

圖3-18 油氣有機網路運移復雜模擬實驗裝置示意圖

2.實驗過程

實驗裝置完畢即為開始實驗，7h25min後，右下側透鏡體開始進油（圖3-19左），無其他現象發生。

26h15min後，左下側透鏡體內的聚集的油進一步增加，從下往上數第二層細砂岩條帶有油氣滲入（圖3-19右）。

到第9天，改變實驗措施，由a口開始注油，注油速度為0.15mL/min,53min後（222h33min），下條帶細砂層開始進油（圖3-20左）。

6h55min後，下細砂條帶聚油量增加，左下側扇體聚油量增加，此時停止注油，進入靜觀階段。1天後，下細砂條帶內油從右向左運移，且下側兩個透鏡體聚油量增加，聚油體積都約占整個透鏡體的70%。再過l天（累計進行到約269h），左下側透鏡體聚油體積約占整個透鏡體體積的90%，右下側透鏡體的聚油體積約佔95%（圖3-20右）。

此後再次由a口注油，隨著注油量的增加，下面兩個透鏡體都逐漸完全被油充注，下細砂條帶的聚油量也逐漸占滿整個條帶，隨後上細砂條帶也開始見油（圖3-21左）。

圖3-19 復雜模擬實驗油氣運移圖

圖3-20 復雜模擬實驗油氣運移圖

隨著實驗的繼續進行，上細砂岩條帶的聚油量逐漸增加，最終充滿整個條帶，且該條帶內的油通過棉線導入上面兩個透鏡體中（圖3-21右），至此實驗結束，累計進行時間約359h，本次實驗累積注油量348.69mL。

圖3-21 復雜模擬實驗油氣運移圖

3.實驗討論

本次實驗歷時共約359h，由以上實驗可以發現，常溫常壓下，由於烴濃度差引起的滲透壓差和擴散壓差，底層含油泥岩內的油具有運移到與其相鄰的砂岩體中的趨勢。在毛細管力差和烴濃度差的作用下，底層泥岩中的油首先進入被其包圍的孔隙較大的砂岩透鏡體中，而不太容易運移到其上部的細砂岩條帶中。

隨著底層油不斷的注入，壓力不斷增大，最終能夠克服底層泥岩與其上層細砂岩的毛細管力時，油就進入到其中，當其濃度足夠大時，在烴濃度差的作用下，油運移到層3中。層3中的油在滲透壓差的作用下，運移到層4中。聯結頂層砂岩透鏡體與層4的棉線能起到很好的輸導油的作用，因此層4的油能沿著棉線模擬的裂縫運移到頂層的兩個砂岩透鏡體中。

通過本次實驗，可以看出，僅靠底層泥岩中的油自然滲透和擴散，其運移能力有限。但是在油源充足的情況下，底層的油最終能夠運移到與之相隔幾層的砂岩透鏡體中。

『肆』 單相流模型是一種計算方法

只有涉及到氣固兩相流,就不能用單相流模型了.建議使用DPM模型,即Discrate phase model（離散相模型）.也有人用多相流模型中的Eulerian模型.不同模型你需要根據自己的模型情況來決定,多看看相關論文.

『伍』 如圖是用以研究生命起源的化學進化過程的一個模擬實驗裝置，請回答下列問題：（1）這一實驗裝置是美國青

化學起源學說認為：原始地球的溫度很高，地面環境與現在完全不同：天空中赤日炎炎、電閃雷鳴，地面上火山噴發、熔岩橫流；從火山中噴出的氣體，水蒸氣、氨氣、甲烷等構成了原始的大氣層，與現在的大氣成分明顯不同的是原始大氣中沒有游離的氧；原始大氣在高溫、紫外線以及雷電等自然條件的長期作用下，形成了許多簡單的有機物，隨著地球溫度的逐漸降低，原始大氣中的水蒸氣凝結成雨降落到地面上，這些有機物隨著雨水進入湖泊和河流，最終匯集到原始的海洋中．原始的海洋就像一盆稀薄的熱湯，其中所含的有機物，不斷的相互作用，形成復雜的有機物，經過及其漫長的歲月，逐漸形成了原始生命．可見生命起源於原始海洋．
（1）如圖這一實驗裝置是米勒設計的，米勒是美國青年學者．
（2）、（3）A裝置中的氣體相當於原始大氣，有水蒸氣、氨氣、甲烷等，與現在大氣成分的主要區別是無氧氣．正負極接通進行火花放電是模擬自然界的閃電．這主要是為該實驗提供了條件．
（4）、（5）B處為取樣活塞，若取樣鑒定，可檢驗到其中含有氨基酸等有機小分子物質，共生成20種有機物，其中11種氨基酸中有4種（即甘氨酸、丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸）是生物的蛋白質所含有的．此裝置是模擬原始地球條件下的原始海洋．米勒的實驗試圖向人們證實，在生命起源的化學進化過程中，生命起源的第一步，即從無機物形成有機物，在原始地球的條件下是完全可能實現的．
故答案為：
（1）米勒；
（2）原始大氣；氧氣
（3）閃電
（4）原始海洋；
（5）原始大氣

『陸』 哪裡能做水下壓力模擬實驗

水的壓力F=水的壓強P×裝水的容器的底面積S 水的壓強P=ρgh

公式為：F=ρghS

ρ=1.0×1000 千克/立方米

g=10 牛/千克

h=水的深度

• 壓強

  在國際單位制中，壓強的單位為帕斯卡（簡稱帕），1帕=1牛頓/米2。標准條件（溫度T=288.15開（K），空氣密度ρ=1.225千克/立方米）下海平面高度大氣壓力為101325帕，稱為標准大氣壓。工業上採用1千克力/厘米2為1個工程大氣壓，其值為98066.5帕。氣象學中定義106達因/厘米2為1巴，1巴=105帕，接近1個標准大氣壓。

• 壓力

  物理學上的壓力，是指發生在兩個物體的接觸表面的作用力，或者是氣體對於固體和液體表面的垂直作用力，或者是液體對於固體表面的垂直作用力。流體的壓力與溫度、密度等參數有關。理想氣體壓力p=ρRT，式中R為氣體常數，與氣體種類有關，空氣的R=287.0焦/(千克·開/攝氏度)【J/（kg·K/℃）】。液體壓力隨密度而增加。

• 公式

  壓強=壓力/受壓面積（P=F/S）；

  壓力=壓強*受力面積（F=PS）。

『柒』 物理模擬實驗儀器選用

根據煤粉產出物理模擬實驗的原理及目的,需要設計可以滿足該實驗要求的儀器裝置。這些要求包括:

(1)滿足模擬地層流體在煤儲層裂隙之間的流動要求;

(2)滿足模擬煤儲層經儲層改造後的裂隙展布效果要求;

(3)滿足模擬煤儲層在含煤地層中的賦存狀態要求;

(4)滿足模擬煤層氣井排水→降壓→采氣的生產模式要求。

通過一系列的摸索與嘗試,確定了該物理模擬實驗儀器裝置的主體系統結構,其中包括計算機監控系統、樣品制備系統、泵送驅替系統、物理模擬系統、煤粉儲集系統、煤粉分析系統、電力動力系統等。

(1)計算機監控系統:主要由計算機操控平台和驅替導流監測平台等組成。計算機操控平台提供半自動半人工化功能服務,通過計算機實現對驅替導流監測平台的操控,可以滿足不同條件下物理模擬實驗的要求。同時,驅替導流監測平台實現流體相態驅替模式、自動調控驅替流速及壓力、實時監測導流狀況及實時記錄排出產物狀況等。

表5-3 煤體結構差異對煤粉產出的影響研究實驗方案

(2)樣品制備系統:主要由制樣模具、升降施壓油缸、平台支架等組成。制備樣品的前期准備工作需要碎樣機、標准樣品篩、電子天平等輔助設備。首先使用碎樣機將煤岩樣品破碎,經過標准樣品篩的篩選,選用一定粒度的煤粉顆粒,依據制樣模具的尺寸形狀,在升降施壓油缸的擠壓作用下,製作煤磚樣,用於煤粉產出物理模擬實驗。該系統需要通過計算機監控系統控制升降施壓油缸,為制樣提供穩定的壓力。

(3)泵送驅替系統:主要由平流泵、儲液容器、驅替液、導流室、無縫鋼導管、法蘭等組成。該系統的工作原理是通過調整平流泵的泵送功率,使其提供一定流速的穩定流體,該流體將儲液容器內的驅替液以同等速率注入導流室內,對導流室中的煤磚進行驅替作用,同時,需要導流室的左右兩側分別安裝進出液孔道,並在進出口端部安裝測壓孔道及相應法蘭。在此過程中,通過驅替導流監測平台調控平流泵的泵送功率、設置驅替作用的周期及數據記錄頻率等參數。

(4)物理模擬系統:主要由煤磚樣、石英砂、導流室、金屬墊片、塑料密封圈、差壓感測器、升降施壓油缸、平台支架等組成。該系統的工作原理是通過在兩塊煤磚中夾持石英砂顆粒進行人工造縫,模擬煤儲層經過儲層改造後的裂隙延展狀態;由泵送驅替系統向導流室內提供一定流速的驅替液,模擬地層流體在煤儲層裂隙之間的流動過程;由計算機監控系統調控升降施壓油缸,使其對導流室內的煤磚產生穩定圍壓,模擬煤儲層在含煤地層中的賦存狀態。該系統是在計算機監控系統、泵送驅替系統及物理模擬系統的相互配合下進行的,由平流泵提供驅替流體,由升降施壓油缸提供擠壓力,由驅替導流監測平台調控記錄驅替液流速、油缸壓力等參數,由金屬墊片和塑料密封圈來保證導流室中煤磚處於密封狀態。

(5)煤粉儲集系統:主要由電子天平、無縫鋼導管、燒杯等組成。該系統的工作原理是收集由物理模擬系統排出的液體及其中煤粉,同時通過驅替導流監測平台對排出液進行實時稱重並儲存數據結果。

(6)煤粉分析系統:主要由激光粒度儀、濾紙、過濾器、恆溫烘乾機、電子天平、顯微鏡、掃描電鏡、X射線衍射儀等組成。該系統的工作原理是採用激光粒度儀對不同實驗條件中產出的煤粉進行粒度分布測試;採用過濾器及恆溫烘乾機將排出液中的煤粉進行過濾烘乾;採用電子天平對乾燥的煤粉顆粒進行精密稱重;採用顯微鏡、掃描電鏡、X射線衍射儀分析煤粉的顯微形態及物質成分。從煤粉的粒度、質量、顯微狀態和物質成分等角度研究煤粉的產出物性特徵。

(7)電力動力系統:主要由配電箱和電動機等組成。該系統為物理模擬實驗設備裝置的其他系統提供電力及動力保障。

圖5-1 煤粉產出物理模擬實驗儀器設計示意圖

根據上述物理模擬實驗儀器裝置功能要求,實驗儀器設計如圖5-1所示。通過調研,在綜合考慮物理模擬實驗的可行性情況下,採用HXDL-Ⅱ型酸蝕裂隙導流儀作為測試儀器。該儀器可以在標准實驗條件下模擬地層壓力及溫度狀態,可以實現氣、液兩相驅替過程,並能評價裂縫的導流能力。其裝置流程如圖5-2所示。根據上述物理模擬實驗裝置的說明,選用的酸蝕裂隙導流儀的主體系統均達到開展實驗的要求,各個裝置部件可以滿足實驗的需求。該儀器的各項參數是參照《SY-T 6302—1997 壓裂支撐劑充填層短期導流能力評價推薦方法》標准而設定的。

圖5-2 酸蝕裂縫導流儀流程示意圖

『捌』 下圖是米勒關於原始地球的模擬實驗裝置，根據下圖所示，填寫出該裝置的一些名稱，並回答下面的問題。 （