Научная статья на тему 'О влиянии динамических нагрузок на состояние неньютоновских систем'

О влиянии динамических нагрузок на состояние неньютоновских систем Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

CC BY
43
7
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ДИНАМИЧЕСКИЕ НАГРУЗКИ / НЕНЬЮТОНОВСКИЕ ЖИДКОСТИ / АМПЛИТУДА / ЧАСТОТА / ДИСПЕРСНАЯ СИСТЕМА

Аннотация научной статьи по технологиям материалов, автор научной работы — Меликов Рауф Халил Оглы, Самедов Фаиг Алиовсат Оглы

В статье дан анализ воздействия динамических нагрузок на реодинамические параметры неньютоновских систем. Рассмотрены некоторые аспекты, приводящие к изменению состояния таких систем. Показано, что при опрелеленных внешних условиях возможны как увеличение, так и уменьшение вязкости таких систем.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «О влиянии динамических нагрузок на состояние неньютоновских систем»

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

О ВЛИЯНИИ ДИНАМИЧЕСКИХ НАГРУЗОК НА СОСТОЯНИЕ

НЕНЬЮТОНОВСКИХ СИСТЕМ 1 2 Меликов Р.Х. , Самедов Ф.А.

1Меликов Рауф Халил оглы - кандидат технических наук, доцент;

2Самедов Фаиг Алиовсат оглы - кандидат технических наук, доцент, кафедра инженерной и компьютерной графики, Азербайджанский государственный университет нефти и промышленности, г. Баку, Азербайджанская Республика

Аннотация: в статье дан анализ воздействия динамических нагрузок на реодинамические параметры неньютоновских систем. Рассмотрены некоторые аспекты, приводящие к изменению состояния таких систем. Показано, что при опрелеленных внешних условиях возможны как увеличение, так и уменьшение вязкости таких систем.

Ключевые слова: динамические нагрузки, неньютоновские жидкости, амплитуда, частота, дисперсная система.

Многочисленными экспериментальными и теоретическими исследованиями установлено, что физическими полями можно активно регулировать реогеологическими свойствами как жидкостных систем, так и свойствами пористых сред. К наиболее часто применяемым физическим полям относятся магнитные, электрические, ультрозвуковые поля, поле давления и др. [1, 6].

В частности под воздействием динамических нагрузок на пористые среды возможны как разрушение таких систем, так и их уплотнение. Это зависит не только от начальной плотности системы, ее начального напряженного состояния, но и в значительной степени от характера и интенсивности динамического воздействия.

Сравнение прочности грунтовых систем после обработки кратковременными импульсами с прочностью при длительных вибрациях показывает, что эти два вида динамического воздействия сказываются противоположно на механических свойствах сред - сопротивление при импульсах значительно больше, чем при длительной обработке давлением.

Характер структурных преобразований, происходящих в нефтеносных коллекторах при воздействии на них поля давления, определяется наличием и прочностью связей между составляющими нефтеносный коллектор частицами [2, 21]. Содержание в них даже небольшого количества мелких пылевидных частиц глины ведет к образованию таких связей, благодаря которым уменьшается возможность разрушения структуры.

Возможность упрочнения пористых систем в значительной мере определяется величиной взаимного перемещения составляющих его частиц. При небольших их перемещениях происходит уплотнение грунта, а при больших взаимных перемещениях, приводящих к перекатыванию одних частиц по другим, происходит ее разрыхление [3, 94].

С целью изучения характера воздействия динамических нагрузок на пористые среды были проведены исследования по вибрационной обработке сосуда, заполненного геометрически подобными шарами, различающихся по весу и изготовленных из одного и того же материала.

Исследования проводились при различных амплитудах воздействия нагрузок. Было установлено, что при достаточно больших амплитудах перемешивание частиц происходит совершенно случайным образом, в то время как при небольших значениях амплитуды диффузия незначительна. Различные эффекты были получены и в случае, когда использовались частицы различных размеров. При колебаниях с большой амплитудой наблюдалось равномерное перемешивание частиц, в результате чего получалась максимально плотная упаковка частиц, т.е. система занимает самое энергетически выгодное положение.

При воздействии на гетерогенные системы изменяющихся во времени динамических нагрузок в них происходят внутренние диффузионные процессы, сопровождающиеся

изменением структуры обрабатываемых жидкостных систем. Характер таких процессов в значительной степени зависит от параметров колебаний, и в частности от амплитуды и частоты колебаний.

Исследования показали, что в результате воздействия динамических нагрузок на неньютоновские системы наблюдается улучшение их гидродинамических свойств.

В частности, проведенные нами исследования по изучению влияния динамических нагрузок на состояние неньютоновских нефтей показали, что эффект от воздействия поля давления на тяжелые нефти составляет 16-20%, т.е. наблюдается улучшение их реодинамических свойств [4, 192].

Вместе с тем при определенных условиях возможен и обратный процесс, т.е. возможно и уплотнение системы. Это связано с тем, что в результате низкочастотной обработки давлением неньютоновских жидкостей их вязкость уменьшается и обрабатываемая система, в конечном счете, частично или полностью теряет свои первоначальные неньютоновские свойства. Происходит разрушение структуры на наиболее высоком уровне, т.е. разрушается пространственная решетка. Частицы этой разрушенной решетки являются носителями двойного электрического поля, приводящего к проявлению электровязкостного эффекта, в результате которого наблюдается некоторое уменьшение вязкости дисперсной системы. Вязкость дисперсной системы ns определятся из выражения: ц0 ^ = Кр [ 2] ,

7]0 ^ 1 Ат]г2 2тт

где: По - вязкость дисперсной системы; е - диэлектрическая постоянная; r- радиус дисперсной системы; £ - электрокинетический потенциал; 1 - удельная электропроводность; ф- объемная концентрация дисперсной базы; k - постоянная в формуле Эйнштейна;

а - коэффициент, определяющий вклад электровязкого эффекта.

Разрушенные частицы пространственной решетки имеют довольно большой радиус,

поэтому электровязкостной член 2 достаточно мал. Поэтому при низкочастотных

динамических нагрузках доминирующим фактором является уменьшение вязкости за счет разрушения пространственной решетки.

При высокочастотной обработке происходит увеличение вязкости неньютоновских систем. Это можно объяснить тем, что радиусы частиц, образовавшихся при разрушение структуры системы малы и поэтому величина вязкостного члена является доминирующим за счет чего происходит упрочнение системы.

Таким образом, можно сказать, что эффекты, возникающие при динамических воздействиях на неньютоновские системы, в значительной степени зависят от ее параметров.

Список литературы

1. Мирзаджанзаде А.Х., Велиев Ф.Г. Реофизические проблемы нефтегазодобычи. // Геофизические проблемы нефтегазопромысловой механики. Темат. сб. научных трудов. Баку, 1988. С. 3-20.

2. Меликов Р.Х. Влияние физических полей на гидравлические и деформационные характеристики неньютоновских систем. Дисс. канд. тех. наук. Баку. АзИНЕФТЕХИМ, 1992.

3. Цытович Н.А. Механика грунтов. М.: Высшая школа, 1973. 262 с.

4. Меликов Р.Х. Изменение гидродинамических параметров неньютоновских нефтей под действием электрического поля и поля давления // European scientific conference, часть 1. г. Пенза, 30 июля 2017. С. 190-193.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.