流速对月池内流体共振影响的数值模拟

本文基于OpenFOAM,对双体船月池中在不同流速下形成的流体共振进行数值模拟。通过与文献中实验和数值结果的比较,验证了该模型的准确性。数值模拟表明,当傅汝德数Fn=0.04和0.08时,流速对共振振幅的影响会减小。当Fn=0.12时,可观察到月池入口附近的速度场与涡流发生显著变化,这导致共振振幅的影响增加。即流速较小时可减小共振振幅,随着流速的增加,月池入口附近区域的流体形态发生显著变化,这种变化会增加对共振振幅的影响。

方箱与直墙间窄缝内流体共振的试验研究

窄缝流体共振现象广泛见于海上多浮体联合作业以及码头前的船舶靠泊。文中以直墙前固定方箱的窄缝流体共振问题为简化模型,开展了室内试验工作,考虑了不同的入射波频率和波高的影响作用。研究工作表明,试验观测到的共振波高可达到入射波波高的7倍以上,且共振波高随入射波波高呈幂函数关系增大。直墙-窄缝-方箱系统的反射系数对方箱吃水深度、窄缝宽度和入射波波高存在复杂的非线性依赖关系,这体现了共振响应过程中的机械能损耗机制。

波浪作用下并联三箱间窄缝内流体共振

采用数值方法对不同吃水并联三箱在波浪作用下的窄缝间流体共振问题进行研究。考虑大吃水方箱不同布置位置对缝隙内共振波高、三箱系统透射系数与反射系数,以及不同箱体所受波浪作用力的影响。数值结果显示:当大吃水箱体布置于迎浪测时,三箱系统前方反射因数最大,波能无法进入三箱系统,导致三箱系统缝隙内共振波高最小,对应箱体所受水平波浪力和垂向波浪力也最小,说明上游大吃水箱体可对后方形成良好的遮蔽效应;当大吃水箱体位于中间位置时,第一窄缝处共振波高变化最大,并出现双峰现象,此时迎浪侧较小箱体所受水平波浪力最大;当大吃水箱体位于下游时,第二窄缝处的共振波高远大于其他2种工况,并伴随明显双峰,迎浪侧小箱体受垂向波浪力也最大;当大吃水箱体位于中间或下游位置时,大箱受力大小基本相同。

近距两浮体间流体共振分析（英文）

目的：基于三维线性势流理论，通过在近距两浮体间的自由液面上引入“粘性耗散系数”，建立计及粘性影响的波浪中近距两浮体水动力干扰效应分析数值计算方法，以准确分析两浮体的干扰力及浮体间液面升高；并探讨“粘性耗散系数”的确定方法、两浮体间流体共振频率及共振模式的数值计算方法。方法：1．通过理论分析，在三维线性势流理论基础上，引入流体“粘性耗散”（公式2、10～12、18和19）以准确模拟近距两浮体波浪中的水动力及浮体间液面抬升；2．采用雷诺应力平均方程（RANSE）方法或试验方法确定“粘性耗散系数”（图2和3）；3．采用数值计算和理论分析的方法给出近距两浮体间的流体共振模式（图8）及共振频率估算方法（公式21～25）。结论：1．采用三维线性势流理论并引入流体“粘性耗散系数”可较为准确地计算得到近距两浮体波浪作用下的受力及浮体间液面抬升；“粘性耗散系数”可通过RANSE方法或试验方法获得；2．相比于其它因素（浪向角等），近距两浮体间的干扰效应受横向间距影响较大；3．采用类似于“月池”中流体共振频率分析方法获得的共振频率计算公式可用于估算近距两浮体间的流体共振频率，同时不同共振频率时浮体间的流体共振模式得到了数值计算结果的验证。

井下核磁共振流体分析仪

最新研制出的核磁共振分析仪能在真实的储集层条件下现场采集地层流体数据。此小型仪器可与用于采样、测试和监测等用途的电缆储集层测井仪组合使用。所测量的弛豫时间T1、T2和自扩散系数D与流体重要的特征如气油比和粘度等有直接关系。这些参数对于了解储集层的性能是很重要的，特别是在进行电缆测井时，可实时取得这些信息。该仪器能在井下直接测量流体，无需进行采样并搬运到地面上来，从而避免了滤液（油基泥浆或合成泥浆）的污染，提高了样品的分析质量。NMR测量仪的腔体是过流型的。它不必将样品分流或夹紧来进行基本的NMR分析。在4MHz工作时，此系统具有近似实验室的信噪比和工作速度。它的共振频率十分接近电缆测井仪（MRIL）和随钻测井仪（MRIL－LWD）的共振频率，从而可提供用于孔隙度校正的氢指数精确值，并区分出在仪器测量空间里的滤液和原生流体。

波浪与带窄缝多箱体作用共振现象的模拟研究

针对波浪与带有窄缝多箱体结构作用产生的流体共振问题,建立了基于域内源造波技术的二维非线性时域数值波浪水槽模型,其中自由水面满足完全非线性运动学和动力学边界条件,窄缝内流体引入人工阻尼来等效由于涡旋运动和流动分离引起的黏性耗散,计算域边界采用高阶边界元进行离散。通过模拟三箱体间两窄缝内相对波高变化,并与已发表的数值与实验结果对比,验证了本模型的准确性。同时通过大量的数值计算,分析了箱体数量对窄缝内水体共振频率、共振波高以及对结构反射波高和透射波高的影响。

波浪对并联双箱作用的耦合水动力共振分析

基于OpenFOAM研究了波浪作用于并联双箱时的水动力共振问题。主要研究了共振条件下自由水面非线性以及流体黏性对双箱间波高的影响。数值模拟显示,线性势流理论对共振波高的过高估计不仅由于其忽略了流体的黏性,也由于忽略了自由水面非线性的影响。当以共振频率入射时,随着入射波高的增大,更多的能量被反射,导致双箱间相对共振波高以及相对能量耗散的减小。当入射波浪偏移共振频率但仍在共振频率附近时,相对能量耗散成为双箱间相对波高降低的主要因素。总之,在共振条件下,自由水面非线性和流体黏性均有重要的影响。

浮体吃水比对窄缝流体运动特性的影响

本文结合粘性流体理论和VOF模型,采用Waves2Foam开展了浮体吃水比对浮体间窄缝流体运动特性影响的研究。结果表明,同吃水浮体间窄缝流体振幅分布与实验结果一致,数值水池的水深对数值结果有影响;同时发现,浮体吃水比对多浮体系统窄缝流体共振的波浪幅度和共振频率有非线性影响。浮体吃水增加,共振频率下降,迎浪侧浮体吃水增加,导致反射波系数增加,流体振荡波幅显著下降,背浪侧浮体吃水增加,导致反射波系数下降,流体振荡波幅上升。同时,由流体粘性引起的粘性耗散随着窄缝流体振荡幅度的增加而同步增加。最后,对涡量演化的分析说明了窄缝流体振荡幅度的变化。

非线性平衡态共振声重波研究

声重波在海水中的传播速度接近声速,比海啸的传播速度快十倍。在以往求解共振声重波问题时只考虑了控制方程中的线性项,而省略了其中的二次项和三次项。论文基于同伦分析方法,求解声重波的完全非线性控制方程,得到精确共振条件下处于平衡态的共振声重波系。并验证了用线性控制方程求解声重波问题的合理性。

波浪与带有窄缝结构作用的非线性数值模拟

针对波浪与带有窄缝结构作用产生的流体共振问题,采用基于域内源造波技术的时域高阶边界元方法并在窄缝内流体引入人工阻尼,建立了自由水面满足完全非线性边界条件的二维时域数值波浪水槽模型。求解中采用混合欧拉-拉格朗日方法追踪流体瞬时水面,运用四阶龙格库塔方法更新下一时间步的波面和速度势,利用加速度势的方法来求得作用结构上的瞬时波浪荷载。通过与已发表文献的数值与实验结果对比,验证了模型的准确性。同时通过大量的数值计算研究了共振条件入射波浪非线性对反射波高、透射波高和窄缝内波高、及结构波浪荷载和压力分布的影响。

一种新的核磁共振流体表征方法的现场应用

本文讨论了一种新的核磁共振流体(MRF)表征方法在处理核磁共振(NMR)测井仪所采集数据时的应用。这种方法的理论基础和实验基础在以前出版的一篇论文中讨论过。NRF方法为现代核磁共振测井仪所能探测到的近井眼区域提供了一种详细的地层评价技术。这种地层评价最终可以得到总孔隙度、束缚流体孔隙度、含烃饱和度、油粘度和含烃校正渗透率。本文讨论油井中如何利用MRF方法来评价含油饱和度以及油粘度。在此文中，我们首先对全文主要内容作了简要的描述，介绍了构成MRF方法的几个关键方程，概括了组合磁共振仪(CMR)测井数据处理的MRF方法，讨论了如何将该方法用于处理来自原油样品和地层水样品的混合数据。我们还讨论了已有的部分饱和岩心的MRF成果数据库，并给出了包括对耶茨油田白云石在原始饱和状态和剩余油饱和状态的盲测实验结果。我们还讨论了基于NMR扩散理论的储层流体粘度估算的内在不确定因素，并提出了一种方法来解释这种不确定性，给出油饱和度和油粘度的合理估算。本文在对油田现场数据的MRF分析中应用了这种方法。将MRF方法应用于三口井的CMR工作站测井数据，并给出了分析结果。

带窄缝多箱体系统波浪荷载特性分析

针对波浪与带有窄缝多固定直角箱体结构作用产生的流体共振问题,建立了非线性波浪荷载分析二维时域模型。该模型采用域内源造波技术产生入射波浪,自由水面满足完全非线性运动学和动力学边界条件,窄缝内自由水面引入人工阻尼来等效由于涡旋运动和流动分离引起的粘性耗散,建立边界积分方程并采用高阶边界元离散求解物面上速度势等未知量,进而利用加速度势的方法来求得速度势时间导数,并基于伯努利方程积分得到作用结构上的瞬时波浪荷载。通过模拟带两窄缝的三箱体所受水平力与垂向力,并与已发表结果对比验证了模型的准确性。同时通过大量的数值计算,分析了箱体数量对各箱体所受波浪荷载大小及变化规律的影响。