垂直上升管中油气水三相流流型多尺度熵分析

为了研究垂直上升管中油气水三相流流动特性,本文利用纵向多极阵列电导式传感器（VMEA）和阵列电导探针组合测量方法在内径为125 mm多相流流动环中采集了油气水三相流电导波动信号,在定义6种油气水三相流流型基础上,绘制了4种油水混合液量下油气水三相流流型转换图,分析了含油率对流型转化及气相流速对油水相态逆转的影响.对水为连续相的5种流型VMEA传感器波动信号进行了多尺度熵分析,研究结果表明：含油率增加可使水包油段塞流在较低气相表观速度下产生;较低流速下的油水相态逆转可发生在油液比为0.9左右,气相流速增加使得逆转点向含油率低的方向偏移;多尺度熵细节可以刻画油气水三相流非线性动力学特性,而低尺度的多尺度熵变化率敏感地反映流型转变,是划分油气水三相流流型的有效准则.多尺度熵有助于理解油气水三相流流型非线性动力学特征.     

相对渗透率对部分饱和裂隙岩石中横波频变各向异性的影响

地震波在含裂隙岩石内传播时，很大程度上会受到裂隙系统与其内的流体所影响.本文在Chapman提出的频变各向异性理论的基础上，研究气水两相流体受频率影响的程度.不同于许多局限于单一流体假设的频变各向异性理论研究，本文着重于两相流体部分饱和的情况.因此计算频变各向异性弹性常数尤为重要，本文考虑了气水两相的相对渗透率对横波速度及其衰减的影响，并引入了基于分形理论的相对渗透率模型.首先研究在不同分形维数的情况下，气水两相相对渗透率随含水饱和度的变化趋势，并且随着该变化对有效流体迁移率的影响.气体的相对渗透率与分形维数成正比例关系，而水的相对渗透率与分形维数成反比例关系.随后根据数值算例计算双相不混溶流体饱和裂隙岩石频变各向异性弹性模量的方程，得到横波速度及横波衰减，对比分析相对渗透率及分形维数的变化对横波速度和横波衰减的影响．根据算例结果可知，在不同频率下，相对渗透率对横波速度和横波衰减的影响程度不同，在中频时最大．引入不同的相对渗透率模型，能在中频时观察到其对横波速度和衰减的不同影响．     

垂直上升管中气液两相流电导波动信号的混沌特性分析

首先以Lorenz混沌方程产生的非线性时间序列为例,讨论了在不同时间序列长度下各种延迟时间算法对噪声的适用性.研究发现,采用C_C算法计算延迟时间的鲁棒性强.在此基础上,给出了垂直上升管中气水两相流电导波动信号混沌表征结果,发现在较低水相表观速度时,随着气相表观速度增加,泡状流及混状流动力学特性变得愈加复杂,而段塞流动力学特性受液相表观速度影响较大;在较高水相表观速度时,随着气相表观速度增加,当流型从泡状流向段塞流转变时,气液两相流动力学特性变得相对简单.但是,由于受液相湍流作用影响,段塞流的动力学特性表现出了涨落现象,呈现不稳定性,当流型从段塞流向混状流转变时,气液两相流动力学特性则变得愈加复杂.研究结果表明：基于电导波动信号的混沌分析可以较好地表征气液两相流流型变化,是理解流型转变机理及其动力学演变特性的有用工具.     

行星际空间系统的低维迹象

利用１９７５年７月至１９７６年７月、１９８５年和１９８７年由行星际闪烁（ＩＰＳ）测量得到的太阳风速度资料，应用非线性动力学技术重构了这些时间序列在相空间的吸引子，求得吸引子的分维数３＜Ｄ＜４，最大Ｌｖａｐｕｎｏｖ指数总为正值．这些结果初步表明，行星际空间可能是一个低维的混沌系统．     

多维分形奇异功率谱分析与应用

地球物理信号中普遍含有噪声，消除噪声是地球物理信号处理中的关键技术之一.奇异功率谱分析（SSA）是在状态空间（又称相空间）中研究（系统）动力学、非线性科学与混沌现象的方法.本文在状态空间中通过SSA分解，研究、应用地球物理序列的尺度不变性进行多维分形滤波：通过在状态空间的SSA分解，构造了经验正交函数系（EOF）；在EOF子空间中定义了两种尺度与测度后，发现了两种测度与尺度皆在多个尺度范围内存在尺度不变性；利用这种尺度~测度的尺度不变性，设计、实现了多维分形奇异功率谱(MSSA)滤波模型；处理解释了大洋钻探（ODP）1143A孔岩芯自然反射性（NGR）资料；Fourier功率谱分析结果证明，MSSA能有效地压制噪声，提取有用信号.研究得出，嵌入维数对MSSA基本无影响（小于1/1000），多维分形滤波器（MSSA）能有效压制噪声或提取有用信号.     

多维分形奇异功率谱分析与应用

地球物理信号中普遍含有噪声，消除噪声是地球物理信号处理中的关键技术之一.奇异功率谱分析（SSA）是在状态空间（又称相空间）中研究（系统）动力学、非线性科学与混沌现象的方法.本文在状态空间中通过SSA分解，研究、应用地球物理序列的尺度不变性进行多维分形滤波：通过在状态空间的SSA分解，构造了经验正交函数系（EOF）；在EOF子空间中定义了两种尺度与测度后，发现了两种测度与尺度皆在多个尺度范围内存在尺度不变性；利用这种尺度~测度的尺度不变性，设计、实现了多维分形奇异功率谱(MSSA)滤波模型；处理解释了大洋钻探（ODP）1143A孔岩芯自然反射性（NGR）资料；Fourier功率谱分析结果证明，MSSA能有效地压制噪声，提取有用信号.研究得出，嵌入维数对MSSA基本无影响（小于1/1000），多维分形滤波器（MSSA）能有效压制噪声或提取有用信号.     

基于Chapman模型的气水两相饱和岩石速度频散及衰减表征

含裂隙岩石的裂隙系统与其内的流体的分布,很大程度上会影响地震波在其内的传播,导致速度频散和衰减．本文基于Chapman模型,研究润湿相和非润湿相流体随频率的变化．许多学者研究的是单一流体下的频变各向异性理论,本文着重于气水两相流体部分饱和的情况．引入了基于分形理论的相对渗透率模型,并使用无量纲参数q来表征斑块饱和现象．首先研究气水两相的相对渗透率与分形维数的关系,然后考虑了斑块饱和效应对流体混合物的有效迁移率的影响．根据数值算例,在Chapman模型中分别引入相对渗透率模型和斑块饱和效应,观察各自对横波速度和衰减的影响．最后分析耦合的相对渗透率和斑块饱和对横波速度和衰减的影响．根据算例结果可知,在中频时,相对渗透率及斑块饱和效应都比低频和高频的情况对横波速度和衰减影响大．最后考虑分形维数和无量纲参数q的耦合影响,发现无量纲参数q对横波速度和衰减的影响都明显要大于分形维数．同时还引入了横波分裂来分析这种耦合效应对各向异性的影响,结果表明横波分裂与分形维数成反比,与无量纲参数q成正比,这种现象在低频较为明显．     

地下水位的混沌和多重分形特征演化及其中短期预报意义

采用苏20井记录到的1995年7月1日至1997年6月30日地下水位观测数据作为研究的原始资料,计算并研究了1996年11月9日南黄海 M_S 6.1地震前后地下水位系统混沌吸引子的关联维数D₂、二阶熵K₂和最大Lyapunov指数λ₁,并用推广GP法研究了地震前后系统多重分形的广义维数谱D_q。研究结果表明:地下水位系统为混沌系统,系统的自由度在3~16之间;地震过程中系统有降维减熵现象,震前广义维数谱D_q左半边曲线变陡,因而可被看作为强震前的前兆信息。此结果对今后在预报工作中认识地震前兆观测的非线性动力学特征和利用这些特征进行地震预报具有重要的实用意义。     

用相空间重建法研究武定地震序列

选取了两种方案得到武定地震序列,并利用相空间重建法重构武定地震序列,探讨其吸引子的存在性。结果表明第二种方案得到的武定地震序列不存在吸引子,而第一种方案得到的武定地震序列确实存在吸引子,它具有自相似分形几何结构,其分维数d=2．856,所以为奇异吸引子。根据奇异吸引子的性质,探讨了武定地震发生的整个过程。并且论证了用此法研究武定余震分维数时,所必须取的维数。的范围。     

基于分形的巴谢河流域滑坡空间分布格局及其影响因素分析

定量研究区域滑坡空间分布规律,揭示不同类型滑坡的分布格局,对预测和评价滑坡危险性有重要指导意义。基于ArcGIS空间分析功能及分形理论的关联维数和盒计维数,分析了巴谢河流域黄土滑坡及黄土-泥岩滑坡的空间分布格局及其影响因素。结果表明：区域滑坡个体关联具有多尺度分形,黄土滑坡与黄土-泥岩滑坡分别在8 km、12 km尺度上存在阈值,滑坡个体在该阈值尺度前后呈现不同的相关程度,且黄土滑坡个体空间的关联程度和聚集程度均高于黄土-泥岩滑坡;黄土-泥岩滑坡分布范围广、形态复杂,其面积展布盒计维数大于黄土滑坡;地层岩性及坡度对两类滑坡分布格局的影响较大,沟壑密度次之,起伏度影响较小。