基于FEMLAB的钻井过程中流固热耦合响应分析

在石油开采等行业中,钻井过程中的渗流-变形-温度多场耦合作用非常复杂,它对井壁稳定分析具有重要意义。该文将在有关文献的基础上,首先建立一组饱和多孔岩体介质瞬态的流、固、热三场耦合方程组(其中包括固体变形、能量传输、流体流动三个相互耦合的过程,多物理场之间的交叉耦合还包括材料性质与独立变量之间的耦合关系);然后给出了该方程组在FEMLAB软件(基于偏微分方程组的多物理过程模拟工具)中的详细数学表达;最后以FEMLAB作为平台,着重分析了钻井过程中的流固热耦合作用过程,讨论了井壁温度发生突然降低后,井壁附近围岩的孔隙水压力、温度、应力的变化过程,为井壁稳定分析提出更为准确的应力分布。计算结果反映了耦合作用对井壁围岩应力的重要影响。该文的计算结果与解析解进行了比较,结果非常吻合,证明了耦合模型及求解方法的正确性。

基于FEMLAB的气浮轴承静态性能求解方法

研究了利用商用有限元软件FEMLAB进行气浮轴承静态性能分析的方法。该方法基于雷诺方程求解,既避免了其它商用流体软件进行气浮轴承性能分析时的低效率问题,又避免了手工编程计算中存在的编程困难、对轴承形式适应性差的问题;而相对于工程中常用的经验公式解析算法,该方法的计算精度很高。因此该方法在科研和工程领域都有很高的应用价值。

基于Femlab的煤层气瞬态非平衡吸附的数值模拟

煤层甲烷运移模型的非稳态模型考虑了气体体积分数梯度的影响,使得求解复杂,计算量大,给实际应用带来困难。针对此问题,采用Femlab商业数值模拟软件,对所建的非稳态模型进行了模拟求解。结果表明:该软件模拟的产气量与资料显示的实测数据有较好的拟合关系,分布曲线能够较好的预测煤层中甲烷气的运移和分布规律。该软件的模拟结果有较高的借鉴价值。

应用Femlab软件进行滴灌灌水器的设计

利用Femlab软件可以用偏微分方程式描述各种数学、物理与工程问题或者是多重物理量问题,并可用有限元法对其进行分析。为此,重点介绍了该软件的基本原理与应用方法,包括图形绘制、网格生成、解答器等过程,以及它在滴灌设备研发中的应用。通过该软件的使用大大提高了产品设计质量和速度,降低了制造成本。

Femlab软件及其在岩土工程中的应用

Femlab软件是以偏微分方程(PDEs)为基础,建立模型来解决科学及工程问题的功能强大的有限元分析软件。该软件的一个重要特征是,用户可以集中于模型本身,而不必花太多时间考虑方程求解和结果可视化问题。文中首先介绍了Femlab多物理场模型,然后给出了在岩土工程中的具体应用实例,实例表明,分析结果和已有结果或解析解具有很好的一致性,说明Femlab是个解决岩土工程问题的强大、富有弹性的工具,具有广泛的应用前景。

应用FEMLAB模拟掺镱双包层光纤放大器脉冲放大特性(英文)

应用FEMLAB软件模拟掺镱双包层光纤放大器的脉冲放大特性.计算了在915 nm前向抽运下,光纤放大器中的上能级粒子数,抽运光和放大自发辐射在光纤中的稳态分布,以及高斯脉冲和方波脉冲的输出、能量及增益特性.与文献上的结果进行比较证明了该程序的有效性.

科学研究与工程数值模拟的必备工具——FEMLAB

在科学研究与工程数值模拟中,经常需要进行大量的数学分析计算,其中有限元法是在科研工作中应用最为广泛的数值计算方法之一。有限元软件 ANSYS、MSC/Nastran、ALGOR 等主要是以工程技术应用为主,而 FEMLAB 是将科学理论研究与工程模拟密切结合的分析软件。

FEMLAB对OCT在脑外科手术中应用可行性的仿真分析

光学相干层析技术是一种高分辨率成像方法。它是一种无损伤、非介入、非离子辐射的探测技术,具有较高的空间分辨率。有限元分析(FEA)是用于工程科学的重要工具,FEMLAB(Finite Element Modeling Laboratory)是基于偏微分方程的对科学和工程问题进行建模和仿真计算的交互式系统。本文简要介绍了OCT成像技术的原理及FEMLAB的应用步骤,重点用FEMLAB软件对脑组织内光场的分布情况进行分析,从而利用分析结果论证OCT成像在脑外科手术中应用的可行性。

FEMLAB的CFD功能

简要介绍了 FEMLAB 的原理,并通过实例介绍了在计算流体力学(CFD)方面的应用。结果表明,FEMLAB 具有快速、准确等特点,适合于处理 CFD 及耦合问题。

利用FEMLAB模拟微电磁石的磁场区域

利用FEMLAB软件模拟出在2D和3D的情况下微电磁石的电磁感应对磁场强度的影响.因为在3D界面下不能完全将实际模型重建,采用缩小实体的方法,将缩小后的模型在2D环境下模拟,可以显示出与大空间范围构造相似的仿真结果.3D仿真结果显示的大体结构及空间范围的情况与2D仿真结果大致相同,且3D仿真结果的误差在正常情况下至少为10%,因此3D与2D仿真环境下的磁体结构是可以比较的.

超磁致伸缩执行器的三维非线性动态有限元模型

超磁致伸缩执行器工作时超磁致伸缩材料的磁导率会随着应力变化而变化,并存在磁滞损失和涡流损失等非线性问题,同时磁场、电场、温度场及机械应力场之间存在耦合.建立了超磁致伸缩执行器电场、磁场和机械应力场3场耦合的三维非线性动态有限元模型,考虑了超磁致伸缩执行器Terfenol-D棒质量、预压应力、偏置磁场、磁滞和涡流损失.使用Jile-Autherton磁化模型计算磁滞损失,在商业有限元软件FEMLAB中实现了有限元模型.模型仿真结果和实验结果相一致,验证了所建立模型的正确性.

坝址温度场与变物性渗流场全耦合分析

在只考虑流体性质受温度的影响条件下,根据多孔介质渗透系数与温度之间存在的线性关系,利用相关数据,分析了渗流场对温度较为敏感的敏感性。从温度变化引起水的密度和黏度的变化来考虑温度场对渗流场的影响,建立了温度场和变物性渗流场的瞬态全耦合数学模型,并初步探讨了这种全耦合模型的求解思路。采用FEMLAB软件,在原有模型的基础上做了二次开发,从而实现了该全耦合问题的有限元求解。通过工程实例,对所建的坝址温度场与变物性渗流场全耦合模型做了数值验证。计算结果表明,采用全耦合模型求解渗流问题时,坝址区温度升高,渗流流速普遍降低;温度场变动比较小,而渗流场变动相对大一些。

围护结构三维导热的有限元分析

利用有限元分析软件包Femlab,进行建筑围护结构三维导热分析。算例给出了一典型含外墙、外窗、结构柱、梁和楼板的围护结构内部三维温度分布。可视化图像以及数据计算结果,显示了外保温与内保温以及窗户内置与外置等不同构造对围护结构温度分布、散热量的影响,外保温更有利于隔断冷(热)桥。

磁流变减振器的电磁-流体耦合场有限元分析

根据磁流变减振器的特点,在多物理量耦合有限元分析软件包FEMLAB中建立磁流变减振器的有限元模型。对磁流变液的流变特性作适当的简化与假设,将磁场有限元计算的解转变为磁流变液流动时所受阻力的分布,采用序贯耦合法来求解磁流变减振器中的电磁-流体耦合场,并计算磁流变减振器在激励下的响应,为磁流变减振器的设计提供依据。