×
10.06.2015
216.013.50be

СПОСОБ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ФИЛЬТРАЦИИ ЖИДКОСТИ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к моделированию распределительных систем жидких потоков и может быть использовано для определения скорости фильтрации жидкости через водопроницаемые пласты, имеющие различные коэффициенты фильтрации и гидравлические уклоны. Технический результат заключается в расширении диапазона моделирования скорости фильтрации для водопроницаемых пластов с различными коэффициентами фильтрации. Способ включает определение скорости фильтрации на линейных регулируемых электрических проводимостях, при котором топологическое подобие водопроницаемых пластов и модели осуществляют по переходным масштабным коэффициентам так, что значения коэффициентов фильтрации водопроницаемых пластов соответствуют значениям регулируемых проводимостей, которые соединены параллельно, причем одна из них имеет резистивный характер, а другая - реактивный. Узлы цепи соответствуют границам водопроницаемых пластов с различными коэффициентами фильтрации, разность потенциалов между узлами соответствует гидравлическому уклону на участке водопроницаемого пласта. Величина тока между узлами характеризует скорость фильтрации, причем критическую скорость определяют по сигналу светодиода. Процесс фильтрации в водопроницаемых пластах разделяют на две составляющие, продольную и поперечную, и осуществляют моделирование фильтрации в двухмерной системе координат на переменном токе регулируемой частоты как через водопроницаемые пласты, так и через пограничную поверхность между ними. 2 ил.
Основные результаты: Способ электрического моделирования фильтрации жидкости, включающий определение скорости фильтрации на линейных регулируемых электрических проводимостях, при котором топологическое подобие водопроницаемых пластов и модели осуществляют по переходным масштабным коэффициентам так, что значения коэффициентов фильтрации водопроницаемых пластов соответствуют значениям регулируемых проводимостей, а узлы цепи соответствуют границам водопроницаемых пластов с различными коэффициентами фильтрации, разность потенциалов между узлами электрической модели соответствует гидравлическому уклону на данном участке водопроницаемого пласта, при этом о значении скорости фильтрации судят по величине тока в цепи между узлами электрической модели, а критическую скорость фильтрации определяют по сигналу светодиода, отличающийся тем, что процесс фильтрации в водопроницаемых пластах разделяют на две составляющие, продольную и поперечную, и осуществляют моделирование фильтрации в двухмерной системе координат на переменном токе регулируемой частоты как через водопроницаемые пласты, так и через пограничную поверхность между ними, при этом регулируемые проводимости соединяют параллельно, одна из которых имеет резистивный, а другая реактивный характеры.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к моделированию распределительных систем жидких потоков и может быть использовано в гидрогеологии, гидравлике, геоэкологии и других смежных науках для определения скорости фильтрации жидкости через водопроницаемые пласты, имеющие различные коэффициенты фильтрации и гидравлические уклоны.

Известен способ электрического моделирования вентиляционных и гидравлических сетей, включающий моделирование на линейных электрических элементах [см. а.с. СССР №714424, МПК3 G06G 7/50, опубл. 05.02.1980 г.].

Недостатком данного способа является то, что он осуществлен на нерегулируемых, заранее подготовленных резистивных сопротивлениях. Данное обстоятельство ограничивает диапазон моделирования и не позволяет оперативно смоделировать развитие исследуемых событий, кроме того, в способе определяют перепад давлений, а не скорость фильтрации, что является менее информативной характеристикой.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является способ электрического моделирования экологического риска на линейных электрических элементах, включающий определение скорости фильтрации на линейных электрических элементах, в котором определяют ламинарную скорость фильтрации по величине тока в цепи между узлами электрической модели, при этом узлы цепи соответствуют границам водопроницаемого пласта с различными коэффициентами фильтрации, а разность потенциалов на узлах электрической модели соответствует гидравлическому уклону на данном участке водопроницаемого пласта, причем моделирование осуществляют на регулируемых проводимостях, моделируя весь диапазон возможных коэффициентов фильтрации водопроницаемых пластов, а критическую скорость фильтрации определяют по сигналу светодиода (см. патент РФ №2339079, МПК8 G06G 7/50, опубл. 20.11.2008 г.).

Недостатками указанного способа моделирования являются: невозможность применения его для случаев, когда число водопроницаемых пластов, через которые происходит процесс фильтрации, больше единицы, а также непригодность для случаев, когда необходимо учесть скорость фильтрации через пограничную поверхность водопроницаемого пласта.

Задачей предлагаемого технического решения является расширение диапазона моделирования скорости фильтрации для водопроницаемых пластов с различными коэффициентами фильтрации.

Решение технической задачи достигается тем, что в способе электрического моделирования фильтрации жидкости, включающем определение скорости фильтрации на линейных регулируемых электрических проводимостях, при котором топологическое подобие водопроницаемых пластов и модели осуществляют по переходным масштабным коэффициентам так, что значения коэффициентов фильтрации водопроницаемых пластов соответствуют значениям регулируемых проводимостей, а узлы цепи соответствуют границам водопроницаемых пластов с различными коэффициентами фильтрации, разность потенциалов между узлами электрической модели соответствует гидравлическому уклону на данном участке водопроницаемого пласта, при этом о значении скорости фильтрации судят по величине тока в цепи между узлами электрической модели, а критическую скорость фильтрации определяют по сигналу светодиода, согласно изобретению процесс фильтрации в водопроницаемых пластах разделяют на две составляющие, продольную и поперечную, и осуществляют моделирование фильтрации в двухмерной системе координат на переменном токе регулируемой частоты как через водопроницаемые пласты, так и через пограничную поверхность между ними, при этом регулируемые проводимости соединяют параллельно, одна из которых имеет резистивный, а другая реактивный характеры.

Данный способ позволит расширить диапазон моделирования скорости фильтрации, для случаев, когда водопроницаемый пласт или пласты расположены под различными углами к горизонту в двухмерной системы координат.

Сущность способа поясняется чертежами, где на фигуре 1 изображен схематично процесс фильтрации, на фигуре 2 - электрическая схема моделирования фильтрации жидкости.

На схеме (см. фиг.1) наклонно расположен водопроницаемый пласт 1 и водопроницаемый пласт 2 с различными коэффициентами фильтрации, разделенные пограничной поверхностью 3, через которые происходит фильтрация жидкости.

Электрическая модель (см. фиг.2) состоит из комплекта электрических регулируемых проводимостей 4 (Gпрод представляет собой действительную часть электрической проводимости - аналога продольной составляющей коэффициента фильтрации) и 5 (jGпоперечн представляет собой мнимую часть электрической проводимости - аналога поперечной составляющей коэффициента фильтрации) - являющихся аналогом водопроницаемого пласта с коэффициентом фильтрации k, реостата светодиода 6, сигнального светодиода красного цвета 7, вольтметра 8, миллиамперметра 9 и делителя напряжения 10.

Процесс фильтрации разделяли на две составляющие, продольную νF прод и поперечную νF поперечн (см. Фиг.1), которые описывали разложением на действительную и мнимую составляющие с помощью комплексных чисел, в результате получали продольную составляющую скорости и обозначали действительным числом, а мнимая составляющая скорости фильтрации отставала от нее на угол 90°. Таким образом, получали скорость фильтрации, описываемую уравнением:

При этом каждое из слагаемых разлагали на составляющие по коэффициенту фильтрации:

где KF прод - продольная составляющая коэффициента фильтрации;

J - гидравлический уклон.

KF поперечн - поперечная составляющая коэффициента фильтрации.

Согласно теории электрогидродинамической аналогии и теории комплексных чисел аналогами в электрическом моделировании будут величины:

Gпрод - действительная составляющая электрической проводимости, аналог продольной составляющей коэффициента фильтрации KF прод;

jGпоперечн - мнимая составляющая электрической проводимости с комплексным числом j позволяет характеризовать вектор в двухмерной системе координат, аналог поперечной составляющей коэффициента фильтрации KF проперечн, сумма которых дает полную комплексную электрическую проводимость:

При этом модуль полной комплексной проводимости будет равен:

Указанный выше подход к моделированию позволяет, с помощью введения комплексных чисел, учитывать угол протекания фильтрационного процесса по водопроницаемому пласту в двухмерной системе координат согласно фигуре 1.

Способ электрического моделирования фильтрации жидкости осуществляли следующим образом.

Через водопроницаемые пласты 1, 2 и пограничную поверхность 3 фильтровали жидкость со скоростью νF, (см. фиг.1), а электрические регулируемые проводимости 4 и 5 соединяли таким образом, чтобы они воспроизводили структуру исследуемого участка водопроницаемых пластов 1, 2 в соответствии с требованиями топологического подобия системы (см. фиг.1). При этом величину проводимостей 4, 5 отражали с учетом масштабных коэффициентов, а наклон водопроницаемых пластов 1, 2 и соответственно угол в двухмерной системе координат, под которым осуществляли фильтрацию жидкости. Величина действительной составляющей электрической проводимости 4 отражала численную величину коэффициента фильтрации, а мнимая составляющая электрической проводимости 5 отражала угол наклона самих водопроницаемых пластов 1, 2 и пограничной поверхности 3, через которые происходил процесс фильтрации. Моделирование производили на переменном токе регулируемой частоты, что позволяло легко изменять поперечную проводимость в широком диапазоне значений.

Далее узлы схемы подключали к делителю напряжения 10 (см. фиг.2) по величине ki коэффициента фильтрации i-го участка грунта, определяли регулируемую проводимость 4 (резистивная составляющая - продольная) и эту величину выставляли для каждой ветви электрической цепи, по величине угла наклона пласта определяли значение мнимой составляющей регулируемой проводимости 5 (реактивная составляющая - поперечная) и эту величину выставляли для каждой мнимой составляющей электрической проводимости ветви. Затем изменяли падение напряжения между узлами электрической модели, с учетом масштабных коэффициентов, получали величину гидравлического уклона на исследуемом участке грунта. Далее по показаниям миллиамперметра 9 на участках электрической цепи, с учетом масштабных коэффициентов, определяли скорость фильтрации на соответствующем участке грунта.

Каждый узел модели присоединяли к соответствующему выходу делителя напряжения 10, с помощью которого выставляли необходимую разность потенциалов между узлами схемы. После сборки схемы на основании первого закона Кирхгофа проверяли на модели баланс гидравлических потоков в реальных водопроницаемых пластах 1, 2.

Кроме того, в цепь вводили сигнальный светодиод красного цвета 7, который сигнализирует о наступлении критической скорости фильтрации. При достижении определенных значений тока, соответствующих той величине скорости фильтрации, которая интересовала пользователя (определяли в начале моделирования), сигнальный светодиод 7 загорался красным цветом.

Использование способа электрического моделирования фильтрации жидкости позволит по сравнению с прототипом расширить диапазон моделирования скорости ламинарной фильтрации для любых возможных случаев расположения водопроницаемых пластов в двухмерной системе координат, и любого числа водопроницаемых пластов с различными коэффициентами фильтрации, через которые осуществляется фильтрация жидкости.

Способ электрического моделирования фильтрации жидкости, включающий определение скорости фильтрации на линейных регулируемых электрических проводимостях, при котором топологическое подобие водопроницаемых пластов и модели осуществляют по переходным масштабным коэффициентам так, что значения коэффициентов фильтрации водопроницаемых пластов соответствуют значениям регулируемых проводимостей, а узлы цепи соответствуют границам водопроницаемых пластов с различными коэффициентами фильтрации, разность потенциалов между узлами электрической модели соответствует гидравлическому уклону на данном участке водопроницаемого пласта, при этом о значении скорости фильтрации судят по величине тока в цепи между узлами электрической модели, а критическую скорость фильтрации определяют по сигналу светодиода, отличающийся тем, что процесс фильтрации в водопроницаемых пластах разделяют на две составляющие, продольную и поперечную, и осуществляют моделирование фильтрации в двухмерной системе координат на переменном токе регулируемой частоты как через водопроницаемые пласты, так и через пограничную поверхность между ними, при этом регулируемые проводимости соединяют параллельно, одна из которых имеет резистивный, а другая реактивный характеры.
СПОСОБ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ФИЛЬТРАЦИИ ЖИДКОСТИ
СПОСОБ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ФИЛЬТРАЦИИ ЖИДКОСТИ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 12.
27.08.2013
№216.012.6391

Мельница

Изобретение относится к измельчительному оборудованию, преимущественно к тонкому измельчению руд, и может быть использовано в металлургической, химической и других отраслях промышленности. Технический результат заключается в увеличении выхода продукта заданной крупности и повышении...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002491126
Дата охранного документа: 27.08.2013
27.05.2014
№216.012.c815

Мельница

Изобретение предназначено для тонкого измельчения руд и других минеральных материалов и может быть использовано в металлургической, химической и других отраслях промышленности. Мельница содержит вертикальный цилиндрический корпус с внутренним кольцевым выступом с окнами, перфорированный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002516987
Дата охранного документа: 27.05.2014
10.12.2014
№216.013.0d25

Универсальный автоматический прибор взрывания

Изобретение относится к области взрывных работ, в частности к электрическому взрыванию зарядов, и может быть использовано в горной промышленности, строительстве и других областях. Прибор включает микроконтроллер, запоминающее устройство, источник питания, преобразователь напряжения, датчик...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002534782
Дата охранного документа: 10.12.2014
10.01.2015
№216.013.1890

Сейсмостойкий мост

Изобретение относится к мостостроению, а именно к конструкциям мостов повышенной сейсмостойкости. Технический результат заключается в повышении устойчивости к деформации, эксплуатационной надежности и долговечности работы при значительных сейсмических воздействиях, а также упрощении узловых...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002537716
Дата охранного документа: 10.01.2015
20.01.2015
№216.013.1f91

Измельчитель сверхтонкого помола

Измельчитель для сверхтонкого помола до получения наночастиц, например, доломита, может быть использован в строительной, горно-перерабатывающей и пищевой отраслях промышленности. Измельчитель содержит вертикальный корпус (1), чашеобразный ротор (6), соосно установленный на валу (3), второй вал...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002539522
Дата охранного документа: 20.01.2015
10.04.2015
№216.013.3c42

Устройство инициирования зарядов взрывчатых веществ

Изобретение относится к области взрывных работ, в частности к электрическому взрыванию зарядов, и может быть использовано в горной промышленности, строительстве и других областях. Устройство включает кабель, выполненный с плоскими электродами, и взрывающийся пленочный мостик, а также...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002546914
Дата охранного документа: 10.04.2015
20.04.2015
№216.013.42cd

Устройство контроля качества протяжённых изделий

Изобретение относится к области неразрушающего контроля, в частности к контролю целостности протяженных изделий: электрических проводников, изделий металлопроката, оптоволоконных линий и кабелей связи, и может быть использовано в электротехнике, электроснабжении, горной промышленности,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002548599
Дата охранного документа: 20.04.2015
10.06.2015
№216.013.558c

Способ измерения температуры жидкого металла в вакуумных печах

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано при бесконтактном измерении температуры расплавленного металла через смотровое стекло. Способ включает измерение температуры жидкого металла через смотровое стекло с помощью пирометра, сигнал с которого корректируют...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002553421
Дата охранного документа: 10.06.2015
20.09.2015
№216.013.7b4d

Система анализа и обработки информации в топливно-энергетическом комплексе

Изобретение относится к системам обработки информации в топливно-энергетическом комплексе (ТЭК). Техническим результатом является повышение эффективности анализа и обработки информации за счет виртуального моделирования экономических и техногенных процессов программным и математическим...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002563162
Дата охранного документа: 20.09.2015
20.11.2015
№216.013.8fbe

Способ получения термоэлектрического материала

Использование: для изготовления термоэлектрических материалов (ТЭМ), применяемых в термоэлектрических устройствах (ТЭУ). Сущность изобретения заключается в том, что способ включает синтез твердых растворов, гомогенизацию отжигом исходного материала, запаянного в ампулу, причем синтез...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002568414
Дата охранного документа: 20.11.2015
Показаны записи 1-10 из 16.
27.08.2013
№216.012.6391

Мельница

Изобретение относится к измельчительному оборудованию, преимущественно к тонкому измельчению руд, и может быть использовано в металлургической, химической и других отраслях промышленности. Технический результат заключается в увеличении выхода продукта заданной крупности и повышении...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002491126
Дата охранного документа: 27.08.2013
27.05.2014
№216.012.c815

Мельница

Изобретение предназначено для тонкого измельчения руд и других минеральных материалов и может быть использовано в металлургической, химической и других отраслях промышленности. Мельница содержит вертикальный цилиндрический корпус с внутренним кольцевым выступом с окнами, перфорированный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002516987
Дата охранного документа: 27.05.2014
10.12.2014
№216.013.0d25

Универсальный автоматический прибор взрывания

Изобретение относится к области взрывных работ, в частности к электрическому взрыванию зарядов, и может быть использовано в горной промышленности, строительстве и других областях. Прибор включает микроконтроллер, запоминающее устройство, источник питания, преобразователь напряжения, датчик...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002534782
Дата охранного документа: 10.12.2014
10.01.2015
№216.013.1890

Сейсмостойкий мост

Изобретение относится к мостостроению, а именно к конструкциям мостов повышенной сейсмостойкости. Технический результат заключается в повышении устойчивости к деформации, эксплуатационной надежности и долговечности работы при значительных сейсмических воздействиях, а также упрощении узловых...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002537716
Дата охранного документа: 10.01.2015
20.01.2015
№216.013.1f91

Измельчитель сверхтонкого помола

Измельчитель для сверхтонкого помола до получения наночастиц, например, доломита, может быть использован в строительной, горно-перерабатывающей и пищевой отраслях промышленности. Измельчитель содержит вертикальный корпус (1), чашеобразный ротор (6), соосно установленный на валу (3), второй вал...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002539522
Дата охранного документа: 20.01.2015
10.04.2015
№216.013.3c42

Устройство инициирования зарядов взрывчатых веществ

Изобретение относится к области взрывных работ, в частности к электрическому взрыванию зарядов, и может быть использовано в горной промышленности, строительстве и других областях. Устройство включает кабель, выполненный с плоскими электродами, и взрывающийся пленочный мостик, а также...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002546914
Дата охранного документа: 10.04.2015
20.04.2015
№216.013.42cd

Устройство контроля качества протяжённых изделий

Изобретение относится к области неразрушающего контроля, в частности к контролю целостности протяженных изделий: электрических проводников, изделий металлопроката, оптоволоконных линий и кабелей связи, и может быть использовано в электротехнике, электроснабжении, горной промышленности,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002548599
Дата охранного документа: 20.04.2015
10.06.2015
№216.013.558c

Способ измерения температуры жидкого металла в вакуумных печах

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано при бесконтактном измерении температуры расплавленного металла через смотровое стекло. Способ включает измерение температуры жидкого металла через смотровое стекло с помощью пирометра, сигнал с которого корректируют...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002553421
Дата охранного документа: 10.06.2015
20.09.2015
№216.013.7b4d

Система анализа и обработки информации в топливно-энергетическом комплексе

Изобретение относится к системам обработки информации в топливно-энергетическом комплексе (ТЭК). Техническим результатом является повышение эффективности анализа и обработки информации за счет виртуального моделирования экономических и техногенных процессов программным и математическим...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002563162
Дата охранного документа: 20.09.2015
20.11.2015
№216.013.8fbe

Способ получения термоэлектрического материала

Использование: для изготовления термоэлектрических материалов (ТЭМ), применяемых в термоэлектрических устройствах (ТЭУ). Сущность изобретения заключается в том, что способ включает синтез твердых растворов, гомогенизацию отжигом исходного материала, запаянного в ампулу, причем синтез...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002568414
Дата охранного документа: 20.11.2015
+ добавить свой РИД