针对毛细管流变仪的用途与特点,利用AVR单片机设计了毛细管流变仪控制系统。该系统由Atmega128L芯片、液晶模块、测温模块、控温模块、位移传感器、串口通信模块以及上位机实时显示和数据处理模块等组成,能够对高分子材料的温度特性、剪切应力及黏度等特性进行分析,并绘制塑化曲线供用户分析。实验证明,所设计的系统运行稳定可靠,测量精度高,使用方便。

粘度是流体的重要物理性质之一，其数值的准确与否对制定油气田开发政策具有重要意义。AR-G2流变仪是应力控制流变仪最新的产品，利用其对西峡沟原油流变性能进行研究，确定其原油具有明显的粘温特性，为剪切变稀型流体。几组实验数据说明AR—G2流变仪能够适应吐哈油田原油流变性能的测定。

提出一种由低压伺服泵、伺服阀以及超高压增压缸组建而成的超高压增压装置应用于高温高压流变仪围压系统,该装置采用低压伺服泵、伺服阀的双闭环PI压力控制方式共同作用于超高压增压缸的低压侧,实现了低压大流量加压,超高压低流量加压、保压及减压的精确控制。建立了该装置的数学模型,应用MATLAB/Simulink工具箱对其进行仿真,结果表明系统反应迅速,控制精度高,稳定性好。

为了研究磁流变液(magnetorheological fluid,简称MRF)在高剪切率应用场合的流变特性,设计了一种基于流动模式的MRF流变特性测试装置。利用平行板模型得到了MRF的性能参数关于阻尼通道的结构参数、压力梯度的解析解,并分析了流体的流态变化,为高剪切率条件下MRF流变特性的测试提供了理论依据。通过实验得到了阻尼通道中磁感应强度与励磁电流的关系,分析并排除了MRF流变特性测试的影响因素。最后,使用该装置对本研究小组配置的MRF试样进行了测试。结果表明,MRF的剪切屈服强度随活塞速度的增大而减小,设计的流变测试装置的剪切率可达到2.5×105/s,能满足高剪切率条件下MRF流变性能测试的特殊要求。

针对在高温高压流变仪围压控制中传统PID算法存在改变目标速率时会产生超调的缺点,提出一种基于基本比例输出的PID控制算法控制加压和减压过程,并通过理论分析了算法的可行性。依据高温高压流变仪围压系统的特性,在实际实验的基础上建立了系统加压和减压的数学模型,用Simulink工具箱对加压和减压过程进行了仿真,并在高温高压流变仪上对控制算法进行了测试,仿真和测试结果表明基于基本比例输出型PID控制算法跟踪效果好,响应速度快,满足控制要求。