含钒页岩搅拌浸出槽的数值模拟与优化研究的任务书.docx

含钒页岩搅拌浸出槽的数值模拟与优化研究的任务书
任务书
一、研究背景
随着能源需求的不断增加，包括页岩在内的非常规油气资源开始得到广泛的重视和开发。在页岩油气的开采过程中，除了传统地下开采方法外，还涌现出了一种新的开采方法——页岩油气的搅拌浸出技术。该技术的优点在于其可以高效地提取页岩油气资源，同时可以减少环境污染和生态破坏。
其中，含钒页岩具有很大的开发潜力，然而目前关于含钒页岩搅拌浸出的研究还不够深入，尤其是在数值模拟和优化方面的研究还有待加强。因此，进行针对含钒页岩搅拌浸出槽的数值模拟与优化研究具有深远的应用价值和发展前景。
二、研究目的与意义
本研究旨在基于计算机辅助设计与数值模拟技术，对含钒页岩搅拌浸出槽进行数值模拟与优化研究，从而达到以下目的：
1.建立含钒页岩搅拌浸出槽的数值模型，分析槽内浸出液体的流动过程和传热传质特性；
2.探索优化含钒页岩搅拌浸出槽的操作条件，实现高效、经济、环保的生产；
3.提高含钒页岩搅拌浸出技术的开发水平，为实现页岩油气资源可持续开发做出贡献。
三、研究内容
1.文献综述与理论研究
综合国内外研究成果，了解含钒页岩搅拌浸出技术的研究现状，研究搅拌浸出过程中液固两相之间的作用机理，并对优化操作条件提供理论支持。
2.数值模拟建模
建立含钒页岩搅拌浸出槽的数值模型，使用计算流体力学软件（如FLUENT、STAR-CCM+等）进行模拟，分析槽内浸出液体的流动过程、传热传质特性和含钒页岩的溶解过程。
3.数值模拟优化
针对含钒页岩搅拌浸出过程中存在的问题，如流动不够平稳、传热传质效率较低等，进行数值模拟的优化研究。通过对比不同参数下的数值模拟结果，寻找优化设计方案，提高含钒页岩搅拌浸出的效率和产量。
4.实验验证
将优化设计方案在实际搅拌浸出实验装置上进行验证，比较数值模拟结果与实验数据的符合程度，检验优化方案的可行性和效果。
四、预期成果
1.建立含钒页岩搅拌浸出槽的数值模型，分析浸出液体的流动过程和传热传质特性；
2.探索含钒页岩搅拌浸出的优化操作条件，提高生产效率和经济效益；
3.发现含钒页岩搅拌浸出工艺过程中的问题，并提出优化建议；
4.完成含钒页岩搅拌浸出的实验验证工作，验证优化方案的可行性和有效性。
五、进度安排
第一阶段：文献综述与建模(60天)
1.收集相关文献，了解含钒页岩搅拌浸出技术的研究现状，撰写文献综述报告；
2.构建含钒页岩搅拌浸出槽的数值模型，进行数值模拟，分析浸出液体的流动过程和传热传质特性。
第二阶段：数值模拟优化(90天)
1.针对数值模拟中存在的问题，设计数值模拟优化方案，对比分析不同参数下的数值模拟结果，确定优化设计方案；
2.基于数值模拟优化方案，优化含钒页岩搅拌浸出槽的操作条件，提高生产效益。
第三阶段：实验验证(60天)
1.设计含钒页岩搅拌浸出的实验装置，进行实验验证；
2.比较数值模拟结果与实验数据的符合程度，检验优化方案的可行性和有效性。
六、经费预算
人工费：8万元
设备费：5万元
材料费：3万元
差旅费：1万元
其他费用：3万元
总经费：20万元
七、研究团队
本研究由教授主持，博士后、硕士生为主要研究人员，通过多方合作和协商，充分发挥各位团队成员的专业优势，共同完成研究任务。
八、参考文献
[1]王力，王世杰，金相乐，李志斌，王楠.页岩气解析法及其应用[J].燃料化学学报，2013，41(7)：705-714。
[2]SongB，TongB，GaoY，etal.Effectofsurfactantsonextractionofshaleoilfrompyrophyllitespecimensusingsupercriticalcarbondioxide[J].JournalofPetroleumScienceandEngineering，2016，146：737-744。
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