单相流模拟实验装置

『壹』 单相桥式变流电路整流电路实验报告怎么写

串联型晶体管稳压电路一、实验目的1、熟悉Multisim软件的使用方法。2、掌握单项桥式整流、电容滤波电路的特性。3、掌握串联型晶体管稳压电路指标测试方法二、虚拟实验仪器及器材双踪示波器、信号发生器、交流毫伏表、数字万用表等仪器、晶体三极管 3DG6×2(9011×2)、DG12×1(9013×1)、晶体二极管 IN4007×4、稳压管 IN4735×1三、知识原理要点直流稳压电源原理框图如图4－1 所示。四、实验原理 图为串联型直流稳压电源。它除了变压、整流、滤波外，稳压器部分一般有四个环节：调整环节、基准电压、比较放大器和取样电路。当电网电压或负载变动引起输出电压Vo变化时，取样电路将输出电压Vo的一部分馈送回比较放大器与基准电压进行比较，产生的误差电压经放大后去控制调整管的基极电流，自动地改变调整管的集一射极间电压，补偿Vo的变化，从而维持输出电压基本不变。五、实验内容与步骤1、 整流滤波电路测试按图连接实验电路。取可调工频电源电压为16V～， 作为整流电路输入电压u2。整流滤波电路1) 取RL＝240Ω ，不加滤波电容，测量直流输出电压UL 及纹波电压 L，并用示波器观察u2和uL波形，记入表5－1 。U2＝16V～2) 取RL＝240Ω ，C＝470μf ，重复内容1)的要求，记入表5－1。3) 取RL＝120Ω ，C＝470μf ，重复内容1)的要求，记入表5－1 电 路 形 式UL（V）L（V）纹波uL波形U2=16V～RL=240Ω12.95V6.82V～U2=16V～RL=240ΩC=47Oµf20.24V467mV～ U2=16V～RL=120ΩC=470µf19.619842mV～ 2. 测量输出电压可调范围更改电路如下所示10接入负载，并调节Rw1，使输出电压Uo＝9V。若不满足要求，可适当调整R4、R5之值。3. 测量各级静态工作点调节输出电压Uo＝9V，输出电流Io＝100mA ， 测量各级静态工作点，记入表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. 测量稳压系数S取Io＝100mA，按表5－3改变整流电路输入电压U2（模拟电网电压波动），分别测出相应的稳压器输入电压Ui及输出直流电压Uo，记入下表。表5－3测 试 值（ IO＝100mA）计算值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、 对所测结果进行全面分析，总结桥式整流、 电容滤波电路的特点。 桥式整流电路在未加滤波的情况下，输出电压为输入交流电压的正负两半波的直接相加，输出直流平均电压较低，且交流纹波很大。经电容滤波以后，直流输出电压升高，交流纹波电压减小，且电容越大（或负载电流较小）则交流纹波越小。2、计算稳压电路的稳压系数S和输出电阻Ro，并进行分析。 根据表5－3稳压系数S=0.05（相对于输入电压变化率）。输出电阻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、 分析讨论实验中出现的故障及其排除方法。1本实验中仿真系统经常出错退出，可能是电路运算量太大造成的。本人具体的做法是分部仿真：将整流滤波与稳压部分分开仿真，在稳压部分VCC（直流电源）来替代整流滤波的输出。2 本实验中R8=30(Ω)太大，应改为10(Ω)较妥。以保证正常工作时限流电路不影响稳压电路工作。

『贰』 如图是米勒的模拟实验装置，请根据实验过程和结果回答下列问题：（1）加热煮沸的水模拟的是______；A反应

米勒通过实验验证了化学起源学说的第一步．在这个实验中，一个盛有水溶液的烧瓶代表原始的海洋，其上部球型空间里含有氢气、氨气、甲烷和水蒸汽等“还原性大气”．米勒先给烧瓶加热，使水蒸汽在管中循环，接着他通过两个电极放电产生电火花，模拟原始天空的闪电，以激发密封装置中的不同气体发生化学反应，而球型空间下部连通的冷凝管让反应后的产物和水蒸汽冷却形成液体，又流回底部的烧瓶，即模拟降雨的过程（如图）．经过一周持续不断的实验和循环之后．米勒分析其化学成分时发现，其中含有包括5种氨基酸和不同有机酸在内的各种新的有机化合物，同时还形成了氰氢酸．米勒的实验试图向人们证实，生命起源的第一步，从无机小分子物质形成有机小分子物质，在原始地球的条件下是完全可能实现的．
（1）A装置里的气体相当于原始大气，有氢、氨、甲烷、水蒸气等，与现在大气成分的主要区别是无氧气，A瓶内的气体代表原始大气．
（2）米勒先给烧瓶加热，使水蒸汽在管中循环，接着他通过两个电极放电产生电火花，为本实验提供了能量，模拟原始天空的闪电．
（3）在B内含的有机物的溶液中，冷凝管让反应后的产物和水蒸汽冷却形成液体，又流回底部的烧瓶，经分析其中含有氨基酸等有机小分子物质．
（4）米勒在实验中通过分析所得溶液的化学成分发现，溶液中含有多种小分子的有机物．他得出的结论是在原始地球条件下，由无机小分子物质能合成有机小分子物质是可能．
（5）米勒的这个经典实验证明在生命起源中，从无机小分子物质合成有机小分子的化学过程是完全可能的，这有力的支持了奥巴林的化学起源学说．
故答案为：（1）原始海洋氢氨甲烷水蒸气原始大气
（2）闪电能量
（3）氨基酸
（4）无机小分子物质合成有机小分子物质是可能的
（5）支持

『叁』 模拟实验

油源对比发现，东营凹陷沙三段砂岩透镜体内的原油并非完全来自沙三段的烃源岩，其油源主要为沙三段和其下部沙四段的混源油。那么在没有明显大断层沟通的情况下，沙四段的油是如何进入到沙三段的烃源岩中的呢？前文提出油气可以通过裂缝和薄层砂作为输导通道运移到砂岩透镜体中成藏，裂缝和薄层砂这两种输导要素在空间上的配置关系和组合样式对油气输导效率及输导过程究竟如何呢？本次实验的目的就是应用细棉线模拟裂缝，将棉线和砂体连接，模拟油气是否能够由细棉线导入砂岩体中并在砂体中聚集成藏的过程。

（一）模型的物理模拟实验

1.模型

图3-15即为油气有机网络简单物理模拟实验装置图。该模型的尺寸为长（50cm）×宽（30cm）×厚（2cm）。左上角和右下两角扇形体分别以粒径0.4～0.45mm的石英砂充填，左上角扇形体半径为11cm，右下角扇形体半径为10cm；模型中央为一近椭圆形体，以粒径0.4～0.45mm的石英砂充填，长宽分别为22.5cm、16cm；与左上及右下砂岩扇体的距离分别为9.5cm、8cm。模型内其余部分以泥岩充填。红色箭头A、B指示注油口，孔a为注水口，孔b为排气口。线1、2、3为细棉线。单股棉线的直径约0.2mm。在常温常压下进行实验。

图3-15 简单模拟实验装置示意图

2.实验结果

首先由示意图中的a孔注水，排出装置中央透镜体中的空气，当b孔有水流出时，排气结束。然后将a、b孔皆关闭。然后由A、B两个注油口开始注油，注油速度皆为0.5mL/min。经过1h后，下扇形体内的油经过棉线运移到透镜体内并在浮力作用下至顶部聚集；同时上扇体的油也开始经过棉线运移到透镜体内（图3-16左）。

距开始注油大约70min后，A口注油的速度减小到0.1mL/min,B注油口的速度维持0.5mL/min不变。约20min后，上扇体内的油继续缓慢通过棉线运移到透镜体内；下扇体内的油也继续通过棉线运移到透镜体内，透镜体上部聚集的油量明显增加（图3-16中）。此时再次改变注油速度，A口注油速度变为0.2mL/min;B口停止注油。3h40min后，上扇体的油进一步通过棉线运移到透镜体内，并上浮至顶部聚集（图3-16右）。A口停止注油，进入静观阶段。

图3-16 实验进行时的油气运移结果图

在经历了18h的静观阶段后，由两边扇体通过棉线进入透镜体内的油量明显增多。油在透镜体上部大量聚集，累积油柱高度为9cm（图3-17）。

图3-17 实验进行23h油气运移结果图

至此实验结束，本次实验共持续23h15min，累积注油量：由A口注油77.5mL，由B口注油43.5mL。

（二）较复杂模型的物理模拟实验

1.实验模型

图3-18即为较复杂物理模拟实验装置图。该模型的尺寸为长（50cm）×宽（30cm）×厚（2cm）。一共分为上下5层，其充填物依次为含油泥、细砂、含油泥、细砂、泥岩，有4个透镜体分别布置在最下层和最上层中，上面两个透镜体由单股棉线（模拟裂缝）与其下端的细砂岩相连。其中细砂岩粒径为0.15～0.2mm（模拟薄砂层），透镜体内的砂砾粒径为0.35～0.4mm，含油泥中油与泥的比例约为1:5.16,a口为注油口，本实验在常温常压下进行。

图3-18 油气有机网络运移复杂模拟实验装置示意图

2.实验过程

实验装置完毕即为开始实验，7h25min后，右下侧透镜体开始进油（图3-19左），无其他现象发生。

26h15min后，左下侧透镜体内的聚集的油进一步增加，从下往上数第二层细砂岩条带有油气渗入（图3-19右）。

到第9天，改变实验措施，由a口开始注油，注油速度为0.15mL/min,53min后（222h33min），下条带细砂层开始进油（图3-20左）。

6h55min后，下细砂条带聚油量增加，左下侧扇体聚油量增加，此时停止注油，进入静观阶段。1天后，下细砂条带内油从右向左运移，且下侧两个透镜体聚油量增加，聚油体积都约占整个透镜体的70%。再过l天（累计进行到约269h），左下侧透镜体聚油体积约占整个透镜体体积的90%，右下侧透镜体的聚油体积约占95%（图3-20右）。

此后再次由a口注油，随着注油量的增加，下面两个透镜体都逐渐完全被油充注，下细砂条带的聚油量也逐渐占满整个条带，随后上细砂条带也开始见油（图3-21左）。

图3-19 复杂模拟实验油气运移图

图3-20 复杂模拟实验油气运移图

随着实验的继续进行，上细砂岩条带的聚油量逐渐增加，最终充满整个条带，且该条带内的油通过棉线导入上面两个透镜体中（图3-21右），至此实验结束，累计进行时间约359h，本次实验累积注油量348.69mL。

图3-21 复杂模拟实验油气运移图

3.实验讨论

本次实验历时共约359h，由以上实验可以发现，常温常压下，由于烃浓度差引起的渗透压差和扩散压差，底层含油泥岩内的油具有运移到与其相邻的砂岩体中的趋势。在毛细管力差和烃浓度差的作用下，底层泥岩中的油首先进入被其包围的孔隙较大的砂岩透镜体中，而不太容易运移到其上部的细砂岩条带中。

随着底层油不断的注入，压力不断增大，最终能够克服底层泥岩与其上层细砂岩的毛细管力时，油就进入到其中，当其浓度足够大时，在烃浓度差的作用下，油运移到层3中。层3中的油在渗透压差的作用下，运移到层4中。联结顶层砂岩透镜体与层4的棉线能起到很好的输导油的作用，因此层4的油能沿着棉线模拟的裂缝运移到顶层的两个砂岩透镜体中。

通过本次实验，可以看出，仅靠底层泥岩中的油自然渗透和扩散，其运移能力有限。但是在油源充足的情况下，底层的油最终能够运移到与之相隔几层的砂岩透镜体中。

『肆』 单相流模型是一种计算方法

只有涉及到气固两相流,就不能用单相流模型了.建议使用DPM模型,即Discrate phase model（离散相模型）.也有人用多相流模型中的Eulerian模型.不同模型你需要根据自己的模型情况来决定,多看看相关论文.

『伍』 如图是用以研究生命起源的化学进化过程的一个模拟实验装置，请回答下列问题：（1）这一实验装置是美国青

化学起源学说认为：原始地球的温度很高，地面环境与现在完全不同：天空中赤日炎炎、电闪雷鸣，地面上火山喷发、熔岩横流；从火山中喷出的气体，水蒸气、氨气、甲烷等构成了原始的大气层，与现在的大气成分明显不同的是原始大气中没有游离的氧；原始大气在高温、紫外线以及雷电等自然条件的长期作用下，形成了许多简单的有机物，随着地球温度的逐渐降低，原始大气中的水蒸气凝结成雨降落到地面上，这些有机物随着雨水进入湖泊和河流，最终汇集到原始的海洋中．原始的海洋就像一盆稀薄的热汤，其中所含的有机物，不断的相互作用，形成复杂的有机物，经过及其漫长的岁月，逐渐形成了原始生命．可见生命起源于原始海洋．
（1）如图这一实验装置是米勒设计的，米勒是美国青年学者．
（2）、（3）A装置中的气体相当于原始大气，有水蒸气、氨气、甲烷等，与现在大气成分的主要区别是无氧气．正负极接通进行火花放电是模拟自然界的闪电．这主要是为该实验提供了条件．
（4）、（5）B处为取样活塞，若取样鉴定，可检验到其中含有氨基酸等有机小分子物质，共生成20种有机物，其中11种氨基酸中有4种（即甘氨酸、丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸）是生物的蛋白质所含有的．此装置是模拟原始地球条件下的原始海洋．米勒的实验试图向人们证实，在生命起源的化学进化过程中，生命起源的第一步，即从无机物形成有机物，在原始地球的条件下是完全可能实现的．
故答案为：
（1）米勒；
（2）原始大气；氧气
（3）闪电
（4）原始海洋；
（5）原始大气

『陆』 哪里能做水下压力模拟实验

水的压力F=水的压强P×装水的容器的底面积S 水的压强P=ρgh

公式为：F=ρghS

ρ=1.0×1000 千克/立方米

g=10 牛/千克

h=水的深度

• 压强

  在国际单位制中，压强的单位为帕斯卡（简称帕），1帕=1牛顿/米2。标准条件（温度T=288.15开（K），空气密度ρ=1.225千克/立方米）下海平面高度大气压力为101325帕，称为标准大气压。工业上采用1千克力/厘米2为1个工程大气压，其值为98066.5帕。气象学中定义106达因/厘米2为1巴，1巴=105帕，接近1个标准大气压。

• 压力

  物理学上的压力，是指发生在两个物体的接触表面的作用力，或者是气体对于固体和液体表面的垂直作用力，或者是液体对于固体表面的垂直作用力。流体的压力与温度、密度等参数有关。理想气体压力p=ρRT，式中R为气体常数，与气体种类有关，空气的R=287.0焦/(千克·开/摄氏度)【J/（kg·K/℃）】。液体压力随密度而增加。

• 公式

  压强=压力/受压面积（P=F/S）；

  压力=压强*受力面积（F=PS）。

『柒』 物理模拟实验仪器选用

根据煤粉产出物理模拟实验的原理及目的,需要设计可以满足该实验要求的仪器装置。这些要求包括:

(1)满足模拟地层流体在煤储层裂隙之间的流动要求;

(2)满足模拟煤储层经储层改造后的裂隙展布效果要求;

(3)满足模拟煤储层在含煤地层中的赋存状态要求;

(4)满足模拟煤层气井排水→降压→采气的生产模式要求。

通过一系列的摸索与尝试,确定了该物理模拟实验仪器装置的主体系统结构,其中包括计算机监控系统、样品制备系统、泵送驱替系统、物理模拟系统、煤粉储集系统、煤粉分析系统、电力动力系统等。

(1)计算机监控系统:主要由计算机操控平台和驱替导流监测平台等组成。计算机操控平台提供半自动半人工化功能服务,通过计算机实现对驱替导流监测平台的操控,可以满足不同条件下物理模拟实验的要求。同时,驱替导流监测平台实现流体相态驱替模式、自动调控驱替流速及压力、实时监测导流状况及实时记录排出产物状况等。

表5-3 煤体结构差异对煤粉产出的影响研究实验方案

(2)样品制备系统:主要由制样模具、升降施压油缸、平台支架等组成。制备样品的前期准备工作需要碎样机、标准样品筛、电子天平等辅助设备。首先使用碎样机将煤岩样品破碎,经过标准样品筛的筛选,选用一定粒度的煤粉颗粒,依据制样模具的尺寸形状,在升降施压油缸的挤压作用下,制作煤砖样,用于煤粉产出物理模拟实验。该系统需要通过计算机监控系统控制升降施压油缸,为制样提供稳定的压力。

(3)泵送驱替系统:主要由平流泵、储液容器、驱替液、导流室、无缝钢导管、法兰等组成。该系统的工作原理是通过调整平流泵的泵送功率,使其提供一定流速的稳定流体,该流体将储液容器内的驱替液以同等速率注入导流室内,对导流室中的煤砖进行驱替作用,同时,需要导流室的左右两侧分别安装进出液孔道,并在进出口端部安装测压孔道及相应法兰。在此过程中,通过驱替导流监测平台调控平流泵的泵送功率、设置驱替作用的周期及数据记录频率等参数。

(4)物理模拟系统:主要由煤砖样、石英砂、导流室、金属垫片、塑料密封圈、差压传感器、升降施压油缸、平台支架等组成。该系统的工作原理是通过在两块煤砖中夹持石英砂颗粒进行人工造缝,模拟煤储层经过储层改造后的裂隙延展状态;由泵送驱替系统向导流室内提供一定流速的驱替液,模拟地层流体在煤储层裂隙之间的流动过程;由计算机监控系统调控升降施压油缸,使其对导流室内的煤砖产生稳定围压,模拟煤储层在含煤地层中的赋存状态。该系统是在计算机监控系统、泵送驱替系统及物理模拟系统的相互配合下进行的,由平流泵提供驱替流体,由升降施压油缸提供挤压力,由驱替导流监测平台调控记录驱替液流速、油缸压力等参数,由金属垫片和塑料密封圈来保证导流室中煤砖处于密封状态。

(5)煤粉储集系统:主要由电子天平、无缝钢导管、烧杯等组成。该系统的工作原理是收集由物理模拟系统排出的液体及其中煤粉,同时通过驱替导流监测平台对排出液进行实时称重并储存数据结果。

(6)煤粉分析系统:主要由激光粒度仪、滤纸、过滤器、恒温烘干机、电子天平、显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪等组成。该系统的工作原理是采用激光粒度仪对不同实验条件中产出的煤粉进行粒度分布测试;采用过滤器及恒温烘干机将排出液中的煤粉进行过滤烘干;采用电子天平对干燥的煤粉颗粒进行精密称重;采用显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪分析煤粉的显微形态及物质成分。从煤粉的粒度、质量、显微状态和物质成分等角度研究煤粉的产出物性特征。

(7)电力动力系统:主要由配电箱和电动机等组成。该系统为物理模拟实验设备装置的其他系统提供电力及动力保障。

图5-1 煤粉产出物理模拟实验仪器设计示意图

根据上述物理模拟实验仪器装置功能要求,实验仪器设计如图5-1所示。通过调研,在综合考虑物理模拟实验的可行性情况下,采用HXDL-Ⅱ型酸蚀裂隙导流仪作为测试仪器。该仪器可以在标准实验条件下模拟地层压力及温度状态,可以实现气、液两相驱替过程,并能评价裂缝的导流能力。其装置流程如图5-2所示。根据上述物理模拟实验装置的说明,选用的酸蚀裂隙导流仪的主体系统均达到开展实验的要求,各个装置部件可以满足实验的需求。该仪器的各项参数是参照《SY-T 6302—1997 压裂支撑剂充填层短期导流能力评价推荐方法》标准而设定的。

图5-2 酸蚀裂缝导流仪流程示意图

『捌』 下图是米勒关于原始地球的模拟实验装置，根据下图所示，填写出该装置的一些名称，并回答下面的问题。 （