为保持国家能源安全，我国油气开发领域在常规油气藏维持产量进行剩余油挖潜的基础上，积极推进非常规油气资源的勘探与开发.致密油藏地质勘探资源储量高，但储层条件差，油水关系复杂制约着其大规模高效开发.虽然我国已经在低渗-超低渗油藏的开发中积累了大量的经验并取得了丰硕的成果，但致密油藏无论从开发规模还是理论研究都处于起步阶段，急需借鉴和开展适用于致密油藏的开发方法与渗流机理研究.本文首先概述了致密油藏的资源分布、地质特点与开发现状.在此基础上介绍了致密油藏开发方法并抽提了4类基本科学问题，围绕基本科学问题系统论述了相应的流动规律以及数学模型理论研究进展，并针对各问题提出了未来发展趋势，为促进我国致密油开发提供一定的指导意义

前列腺核磁超声图像配准融合有助于实现前列腺肿瘤的靶向穿刺。传统的配准方法主要是针对手动分割的前列腺核磁（Magnetic resonance, MR）和经直肠超声（Trans-rectal ultrasound, TRUS）图像上对应的生理特征点作为参考点，进行刚体或非刚体配准。针对超声图像因成像质量低导致手动分割配准效率低下的问题，提出一种基于监督学习的前列腺MR/TRUS图像自动分割方法，与术前核磁图像进行非刚体配准。首先，针对图像分割任务训练前列腺超声图像的活动表观模型（Active appearance model, AAM），并基于随机森林建立边界驱动的数学模型，实现超声图像自动分割。接着，提取术前分割的核磁图像与自动分割的超声图像建立轮廓的形状特征矢量，进行特征匹配与图像配准。实验结果表明，本文方法能准确实现前列腺超声图像自动分割与配准融合，9组配准结果的戴斯相似性系数（Dice similarity coefficient, DSC）均大于0.98，同时尿道口处特征点的平均定位精度达1.64 mm，相比传统方法具有更高的配准精度

ZSM-5是一种常用来吸附甲苯的微孔吸附剂，选择三种碱金属Li、Na和K对ZSM-5进行改性，结合表征手段和数学模型的方式研究引入ZSM-5中的碱金属对微孔结构和吸附甲苯的影响。在此实验中，分别从吸附容量、放热能量、扩散阻力和脱附活化能四方面深入探讨碱金属对吸附甲苯的影响规律。基于实验结果得知：碱金属的引入改变了ZSM-5分子筛的微孔结构并呈现出一定的规律。随着离子半径(Li+<Na+<K+)的升高，ZSM-5的孔径、比表面积和孔体积随之降低，影响规律为Li?ZSM-5 > Na?ZSM-5 > K?ZSM-5。静态饱和吸附量呈Li?ZSM-5（0.363 mmol·g?1）>Na?ZSM-5（0.360 mmol·g?1）>K?ZSM-5（0.325 mmol·g?1）排序。恒定浓度波模型很好的描述甲苯在ZSM-5上的吸附扩散行为，空间位阻和静电束缚力分别在高低进气浓度条件下对甲苯在ZSM-5孔道中的扩散占据主导作用，较高进气质量浓度(155 mg·m?3)条件下，碱金属改性对扩散阻力影响规律为Li?ZSM-5<Na?ZSM-5<K?ZSM-5；较低进气质量浓度（25 mg·m?3）条件下，影响规律为Li?ZSM-5>Na?ZSM-5>K?ZSM-5。结合脱附动力学分析，Na?ZSM-5因具有较大的孔径和适中的吸附强度，表现出更好的再生潜能。本研究从空间位阻和吸附强度两方面系统阐述了碱金属改性对甲苯吸附行为的影响机理，为在复杂的实际环境应用中选择合适的吸附剂提供了一定的参考意义

为消除陡脉冲带来的干扰，分析了陡脉冲干扰的特点，建立了陡脉冲噪声数学模型，提出了基于变分模态分解（Variational mode decomposition, VMD）的心电信号滤波算法，提取叠加在心电信号中陡脉冲干扰分量、识别陡脉冲干扰分量并剔除陡脉冲干扰分量；为减少VMD分解层数、提高实时性并减少内存消耗，提出了心电信号预处理算法；针对医疗环境中的随机噪声伴随陡脉冲出现的情况，分析了VMD后子信号中随机噪声的特点，提出了基于VMD子信号能量估计的阈值去噪算法；利用变分模态分解的带通滤波器组特性，提出了基于变分模态分解子信号重组的QRS波群检测算法，配合滤波算法以提高心电信号特征检测精度。以添加了高斯白噪声和模拟陡脉冲干扰的MIT?BIH数据库心电信号和医疗环境中采集的心电信号为实验对象，分别实现对滤波算法和QRS波群检测算法的定量对比分析

水力压裂过程中支撑剂的注入是为了防止地应力将已压裂出的裂缝重新闭合。为了研究复杂裂缝网络中支撑剂的运移分布规律，及支撑剂非均匀分布对开采动态规律的影响，基于作者之前提出的数个数学模型，建立了致密储层压裂注砂开发耦合计算模型。通过计算结果可以得知：裂缝网络中，支撑剂会在裂缝交汇处大量堆积，砂堤高度高于缝网其他部分。次级裂缝中的支撑剂更多的处于悬浮状态，且支撑剂沉降堆积高度相较于主裂缝小25%～50%，相互沟通的次级缝具有更高的支撑剂沉降程度。缝网中支撑剂非均匀分布对模拟计算结果具有较大影响，当储层渗透率为0.05 mD时，忽略支撑剂非均匀分布计算出的产量高出实际值41.7%，因此在进行低渗透率储层模拟时，支撑剂非均匀分布状态不可忽略；当基质渗透率为5 mD时，产量计算差异在5%以内，此时不考虑支撑剂非均匀分布相对合理

在现有工艺条件下，校验和完善二冷区铸坯凝固传热计算数学模型，开发三维二冷配水模型，解决目前设备状况下冷却水分布不均匀对铸坯温度的影响，从而控制铸坯表面质量，特别是铸坯的角部裂纹，同时对板坯连铸二冷配水制度进行改进和优化，使之满足高效连铸生产条件和改善铸坯质量的需要。提出压下参数计算公式，结合所开发三维二冷配水模型，优化现有压下工艺，提出并应用精准可控单段压下、非稳态压下控制，集中解决连铸板坯中心偏析、中心疏松和缩孔等内部质量问题。同时优化模型数据库，使之数据更加完备，模型计算更加准确，同时模型具备异钢种混浇过程二冷及压下控制功能，能够进行凝固终点W形预测与控制，可进一步提高模型适用性和准确性。模型开发并成功在多家钢厂现场应用，有效改善了铸坯裂纹和偏析等铸坯表面和内部的质量问题

真空电弧重熔镍基高温合金GH220,自耗电极端部熔化区\突出环\内部的镁分布基本均匀;而熔化液层及液固两相区的镁分布不均匀,从熔化液层表面到原始电极区镁含量显著增高。熔化液层中距表面约0.3毫米内的镁含量[Mg]s和重熔锭镁含量[Mg]i均与电极原始镁含量[Mg]e呈直线关系,本试验条件下,[Mg]s=0.18[Mg]e;[Mg]i=0.30[Mg]e。重熔过程的镁挥发主要发生于电极端部熔滴形成阶段,挥发过程主要受控于镁由原始电极向熔化液层-气相界面迁移的速度,传质系数K12=0.107厘米·秒-1。真空感应熔炼GH220,镁挥发受液相边界层中扩散与界面挥发反应的混合控制,并非受控于气相边界层中镁的扩散。在试验条件下,液相边界层中镁的扩散与界面挥发反应总传质系数K23=10-1~10-2厘米·秒-1,而气相边界层中镁扩散的传质系数K4=47.17厘米·秒-1。根据(d[Mg])/dτ=-K23·VA及-K23与工艺参数的关系,建立了镁挥发的数学模型,即[Mg]e与镁加入量、挥发温度、气相压力、保持时间、合金液面面积、溶体体积之间的定量关系式。此模型在实验室和生产条件下均得到了很好的验证,可用于调整真空感应熔炼的工艺参数,实现有效的控制合金镁含量

炉顶煤气循环-氧气鼓风高炉炼铁新技术的工艺特点决定了煤粉在其回旋区内的燃烧条件与传统高炉相比将发生很大变化.本文建立了氧气高炉直吹管—风口—回旋区下部煤粉流动和燃烧的数学模型,研究了入口布置方式、氧含量、循环煤气温度以及H2O和CO2含量对煤粉燃烧的影响.模拟结果表明:三种引入方式中,假想的循环煤气和氧气混合进入方式明显优于循环煤气和氧气单独进入方式.当氧的体积分数由80%增加到90%,相应的煤粉燃尽率由87.525%提高到93.402%.循环煤气温度对煤粉燃尽率的影响并不显著.循环煤气中H2O和CO2的体积分数提高5%,风口轴线上气体的最高温度分别降低124 K和113 K

建立了折流式移动流化床内粉铁矿预还原的二维气固反应流CFD模型.模型的数值求解采用PHOENICS和FLUENT的联合求解.与之前的实验结果相比,在冷态条件下单床层平均压降和气固相流动行为的数值模拟结果与其基本一致,得出所提出的数学模型是可靠的.在此模型基础上,对采用COREX输出煤气对铁矿粉预还原的工艺过程进行热态模拟.在模拟的工况条件下,还原气温度的整体降幅700 K,气相CO和H_2还原势的利用率分别达到38%和26%,矿粉的还原分数达到75%,即反应器内有良好的气固换热而且对COREX煤气还原势的利用率较高,实现了对还原气热能和还原势的梯度利用

基于ANSYS软件建立了310 mm×360 mm断面大方坯连铸过程二维凝固传热数学模型,并采用窄面射钉试验及铸坯表面测温试验对模型的准确性进行了验证.通过模型研究了过热度、拉速和二冷比水量对铸坯中心固相率以及凝固坯壳分布的影响,并结合高碳耐磨球钢BU的高温拉伸试验结果,确定了最佳的拉速以及最优轻压下压下区间要求.通过工业试验对理论模型进行了验证,并分析研究了拉速对采用凝固末端电磁搅拌(F-EMS)以及凝固末端17 mm大压下量的轻压下技术生产310 mm×360 mm断面大方坯高碳耐磨球钢BU铸坯的偏析和中心缩孔的影响.结果表明:采用凝固末端电磁搅拌和轻压下复合技术,通过调整拉速优先满足轻压下压下区间要求,可显著降低中心偏析、V型偏析及中心缩孔,但如果仅达到凝固末端电磁搅拌位置要求时,则铸坯中心质量不会得到明显改善.拉速为0.52 m·min-1且轻压下压下区间铸坯中心固相率为0.30~0.75时,偏析和中心缩孔有很大程度的改善,不合理的压下量分配会引起铸坯出现内裂纹以及中心负偏析