动边界同心环状缝隙流研究

为完善同心环状缝隙流理论,采用理论分析与模型试验相结合的方法,分析了圆柱体从静止到起动再到运行过程中同心环状缝隙流速的分布特点。得出圆柱体的速度、缝隙宽度以及流量对环状缝隙流的分布和大小的影响。环状缝隙流速随缝隙宽度的增大呈现先增大后减小的趋势,缝隙宽度约在2 cm附近时,缝隙流速最大;流量越大,环状缝隙流速就越大;圆柱体的速度越大,缝隙流速也越大;环状缝隙流速在与管内水流速度和圆柱体速度相交之前最大,相交之后最小。同时建立了动边界条件下的同心环状缝隙流数学模型,计算结果与试验基本一致,最大相对误差不超过8.5%,说明该数学模型可行。

运用摄动边界元法研究非均质油藏稳定渗流

建立非均质油藏稳定渗流的摄动方程 ,利用边界元方法对其求解。求解时引入了“Pad啨逼近方法” ,有效地加快了解的收敛速度 ,提高了解的收敛能力。利用该方法可以获得复杂边界非均质油藏的压力分布 ,并通过实例证明该方法的有效性。

低渗透多孔介质渗流动边界模型的解析与数值解

考虑启动压力梯度的低渗透多孔介质非达西渗流模型属于强非线性动边界问题,分别利用相似变量变换方法和基于空间坐标变换的有限差分方法,对内边界变压力情况下、考虑启动压力梯度的一维低渗透多孔介质非达西渗流动边界模型进行了精确解析与数值求解研究.研究结果表明:该动边界模型存在唯一的精确解析解,且所求得的精确解析解可严格验证数值解的正确性;且当启动压力梯度值趋于零时,非达西渗流动边界模型的精确解析解将退化为达西渗流情况下的精确解析解.由求解结果作出的非零无因次启动压力梯度下的地层压力分布曲线表现出紧支性特点,其与达西渗流模型的有显著不同.因此,研究低渗透多孔介质中非稳态渗流问题时,应该考虑动边界的影响.研究内容完善了低渗透多孔介质的非达西渗流力学理论,为低渗透油气藏开发的试井解释与油藏数值模拟技术提供了理论基础.

浅水问题动边界数值模拟

采用基于准确Riemann解的Godunov格式求解浅水流动方程,将仅适用于平底的干底Riemann解推广到处理非平底动边界问题.在计算干底溃坝波的基础上,将该方法应用到有大片滩地的钱塘江河口涌潮计算中,能较好地模拟钱塘江涌潮在滩地上的传播过程.

浅水动边界的干底Riemann解模拟

浅水动边界(干湿边界)问题具有广阔的工程应用背景,准确模拟动边界条件下的间断流动,并保证水量守恒是动边界计算的最大困难。论文针对有限体积法,应用能模拟间断流的干底准确Riemann解求解干、湿单元界面的数值通量。模型在动边界条件下静水、溃坝波和水面自由振荡等算例检验的基础上,应用到实际水库的溃坝波模拟。结果表明该方法能准确模拟动边界条件下的间断流动,具有稳定性好、精度高、水量守恒等优点。

近井地带高速非达西动边界对产能预测的影响

针对高速非达西动边界对产能影响的问题,开展了考虑高速非达西动边界影响的产能方程的建立。研究中采用渗流理论和惯性理论推导了高速非达西动边界公式和对应的产能方程。并基于对动边界的认识不仅提出了高速非达西出现的临界渗透率、临界产量和临界压差的概念,而且提出了高速非达西边界表皮因子。研究表明,只有储层渗透率、产量或者压差大于临界值时,储层中才可能出现高速非达西渗流;而且高速非达西边界表皮是渗透率、孔隙度、临界雷诺数以及β的函数反映了地层性质对高速非达西区域的影响,表皮越大则高速非达西区域越小,动边界的影响越不能忽略。最后与常规产能方程比较发现,渗透率在1～10 m D时,本文产能方程的IPR曲线与其有明显的差异。提出了高速非达西动边界对产能预测的影响,提高了产能预测的精度。

动边界复合油藏低速非达西渗流试井分析

低渗透油气藏中常出现低速非达西渗流现象。各种增产措施的实施,使得该类油气藏的近井与远井区域的岩石和流体的性质有很大不同,因此,可以把低渗透油藏的渗流区域看作复合油藏。充分考虑启动压力梯度与动边界的影响,建立了均质复合油藏低速非达西渗流试井的数学模型,进行数值求解,并绘制了有界油藏定压条件下的典型曲线,得到了动边界的传播规律。研究结果表明:非达西流的存在,使得压力导数双对数曲线中的内区、外区径向流段不再是水平线,而是逐步开始上翘;动边界传播初期,动边界位置RD与无因次时间tD有较好的线性关系;动边界传播中后期,R3D与tD有较好的线性关系。

含动边界的膛口流场数值模拟

膛口流场是一种非定常、多相并带有强激波间断和剧烈化学反应的复杂流场.采用基于局部网格重构法的非结构动网格技术处理弹丸运动造成的网格变化,给出一系列按时间顺序排列的膛口流场数值计算结果,描述了复杂的膛口流场形成发展过程,实现了含运动弹丸的膛口流场的数值模拟.结果表明,在弹丸射出初期弹丸在影响膛口流场的同时,也受膛口流场的影响,速度增加,弹丸穿出冲击波后,出现弹头激波,速度减小.计算结果与实验结果相符合,表明数值计算方法是合理可行的.

柔性动边界梁的弹塑性动力响应分析

实际工程中的梁结构并不是采用理想的刚性支承,而通常具有柔性动边界。该文建立了柔性动边界梁的计算模型,模型考虑了梁端有弹性支承、阻尼支承以及刚性块等情况,并利用有限差分方法对运动方程进行离散,研究分析了在动载作用下柔性动边界梁的弹塑性动力响应。研究表明:动边界对梁的变形和受力有很大的影响,与刚性支承相比,竖向弹性支承能够降低梁的振动频率,并且使梁的内力和相对位移幅值减小,从而提高结构的抗力,但提高抗力的效果与载荷作用时间的长短以及振动衰减的程度相关。

动边界问题无网格算法及其动态点云

提出基于Delaunay图映射的点云运动处理技术。该技术使点云随物体运动再生成问题变成简单的映射关系,无需迭代,且能保持点云结构不变,故有效地避免了因点云结构变动而产生的附加计算量。运用该技术,结合非定常Euler方程双时间步无网格算法,成功地模拟了翼型的跨声速非定常流动。其中物理时间迭代采用二阶隐式格式,伪时间迭代采用四步龙格-库塔显式格式。文中给出了不同翼型的计算结果,并与实验结果进行了比较,取得了令人满意的结果。

动边界双重介质油藏低速非达西渗流试井模型

裂缝性油藏中基质岩块的渗透率一般很低,大量岩心测试实验证实在基质岩块内的液体渗流和在一定含水饱和度下的气体渗流将偏离达西渗流,往往出现低速非达西渗流,表现出启动压力梯度以及流体流动边界不断向外扩展等特殊现象。本文充分考虑启动压力梯度与动边界的影响,建立了微可压缩双重介质油藏低速非达西渗流的试井数学模型,对时间和空间变量进行离散化,求出了其数值解,进一步研究了压力动态特征及影响因素,绘制了定压边界油藏生产时弹性储容比和窜流系数影响的典型试井曲线,分析了动边界的传播规律。

平直管段不同宽度动边界环隙流场特性

为进一步探讨不同因素对动边界环隙流场水力特性的影响,采用试验和理论分析相结合的方法,对环隙宽度条件分别为25,20,15,10 mm的动边界环隙流场水力特性进行研究,试验采用筒装料管道水力输送管道车模型在管路系统平直段部分完成,流量条件为60 m3/h,管道车模型质量为750 g.研究结果表明:平直管段动边界环隙内部水流为紊流形态;环隙断面内各测点压力值随环隙宽度增大趋于集中,且同一断面内动边界管道车壁附近压力值较小,固定管道边壁处压力值较大;同一宽度条件下,轴向速度在车中断面内分布较车前、车后断面更为均匀,且呈现动边界附近速度值较大,固定边界附近值较小的环绕车体层状分布;环隙宽度为20 mm时,断面内轴向速度分布均匀性最好;各环隙宽度条件下,车身沿程各测试断面内周向速度均呈现不均匀分布.

处理二维浅水流动中动边界问题的淹没节点法

针对浅水流动中的动边界问题,本文设计一种淹没节点方法,根据网格单元各节点的被淹没情况,即单元水面高程和各节点高程的差值,对单元平均水深和单元界面处平均水深进行修正,运用高精度无振荡的FDS格式和有限体积法求解含有动边界的二维浅水方程。除对单元水深和界面水深进行修正外,离散方程形式与传统方法相同,实现过程简单。应用该方法对两个典型算例进行了数值模拟,模拟结果分别与其他学者的模拟结果和精确解高度吻合。表明本文方法精度较高、实现过程简单、可以有效解决浅水方程的间断、动边界和河床起伏问题。

潮流数值模拟中动边界处理方法研究

论文提出了一种新的干湿判断方法来处理潮流数值模拟中潮间带上的动边界问题。文中的干湿判断方法主要是通过显式求解所得的“预估水深”和流速方向确定单元边的干湿状态。干湿判断过程中不仅考虑到水位对干湿状态的影响,而且包含了流速、流向和风应力等因素;判断过程不必分成“干”判断和“湿”判断两步进行。对三个测试算例进行了干湿判断模拟,模拟结果显示:干湿判断方法无明显的数值振荡,模拟结果的水面光滑;可以较准确的估计浅水处水体的蓄留能力,能保证干单元的水深均小于门限水深且为有限的正值;可以较准确的模拟潮间带上的动边界问题。

爆炸荷载作用下柔性动边界拱的动力响应分析

实际工程中的拱结构并不是采用固支或简支等理想刚性支承,而是具有弹性支承、阻尼支承等柔性动边界。文中建立了具有动边界拱的力学模型,基于大变形动力微分方程并利用有限差分方法,研究分析了动边界拱在爆炸荷载作用下弹塑性动力响应。研究表明,柔性动边界对拱结构工作性能产生很大的影响,竖向弹性支承能够使短作用时间爆炸荷载下拱的内力峰值减小,并且使到达峰值的时间增加,阻尼支承能同时使结构的内力和位移衰减,因此可以利用柔性支承来提高结构的抗力。

在二维流动计算中应用“河床切削”技术处理动边界问题

本文提出应用“河床切削”技术处理二维流动中的动边界问题,该技术简单易行,物理概念明确,节省计算时间。为克服差分法的弱点,运用文献[1]的研究成果,生成正交数值网格。导出了本文正交曲线坐标系下的ADI法差分公式。本文方法边界适应能力强,计算时间短,内存少.程序简单。本方法已用于计算长江重庆某河段模型流场,其结果令人满意。

筒装料管道水力输送动边界流压力特性

为深入探讨筒装料管道水力输送过程中同种型号双车运行时所产生的动边界条件下有压管道内部断面压力分布以及压降特性问题,对型号100 mm×60 mm、荷载750 g的管道双车在30,40,50,60,70 m3/h等不同流量作用下两车车身环隙断面、车间断面的压力分布以及车组沿程压降特性进行试验研究和分析,两车运行时车间距离条件为10 cm.研究表明:当流量增大时各测试断面压力值增大;双车车体沿程压力呈现先减小后增大的趋势;沿水流方向,后车引起的压降值明显高于前车;后车环隙断面内,自固定边壁向动边界压力值呈现"降-升-降"趋势,前车环隙内则为总体下降趋势,且后车环隙压力梯度高于前车;不同流量条件下,车间断面内压力分布基本为管道边壁附近值较大,内部值较小,且分布不均匀,压力梯度随流量增大而增大.

基于不可压缩光滑粒子流体动力学的旋转强制动边界问题研究

利用不可压缩光滑粒子流体动力学(Incompressible smoothed particle hydrodynamics,ISPH)方法,针对螺杆挤出数值模拟中提出的旋转强制动边界问题,采用FORTRAN语言编程,进行模拟计算。采用'静态粒子法'构建二维旋转强制动边界模型,同时构建基于相对运动假设的静边界模型。采用'参考压力法'解决了'张力不稳定性'。通过将旋转动边界模型的计算结果与静边界模型,以及商业软件FLUENT的计算结果进行比较研究,结果表明:该动边界处理方法简单有效,适当选取分辨率可以同时满足计算精度与运算速度的要求,选择具有高阶可导的核函数更佳。为三维复杂模型模拟奠定了基础。同时,该方法对于不同领域中的动边界问题的研究也具有一定参考价值。

考虑二次梯度项及动边界的低渗透变形介质油藏渗流规律

在传统渗流试井模型中,根据弱可压缩流体的假设,非线性偏微分方程中忽略了二次梯度项,但在试井时间较长时忽略掉二次梯度项将产生一定的误差。低渗透油藏一个显著的特点就是流体的流动边界随着时间不断向外扩展。为了更好地研究低渗透变形介质油藏中流体的流动问题,综合考虑低渗透油藏启动压力梯度、动边界、二次梯度项的影响,建立了低渗透变形介质油藏渗流数学模型,并采用全隐式有限差分方法获得了有界地层定产量生产时模型的数值解,分别讨论了启动压力梯度、介质变形及动边界对压力动态曲线的影响,还分析了二次梯度项对压力数值解差异的影响。

板材冲压成形变形局部化与动边界摩擦约束

提出适于具有强烈弯曲效应的大应变、大位移与界面摩擦三重非线性空间曲壳有限元列式；给出一种动边界摩擦约束的元级代数消元方法．就板材在方盒型冲头作用下的冲压胀形过程，引入几种现代非经典塑性本构理论以及空单元技术；研究了成形过程中的变形局部化与断裂问题．