基于流体单元法的深水圆端型空心桥墩地震响应分析

基于势流体理论建立考虑墩-水相互作用的深水圆端型空心桥墩三维有限元模型。分析桥墩考虑内域水、外域水及同时计入内、外域水时,不同水位下的动水效应对桥墩自振频率及动力响应的影响,并讨论桥墩壁厚不同时,内域水、外域水及同时考虑内、外域水作用对桥墩地震响应的影响规律。研究表明:动水效应使桥墩的自振频率下降,桥墩的动力响应和墩顶位移明显增大,且同时计入内、外域水的影响最大;桥墩的壁厚越薄,内域水和外域水及同时考虑内、外域水对桥墩地震响应的影响均会增大,三者相比,壁厚对考虑内域水作用的空心桥墩地震响应的影响最大;内域水对桥墩地震响应的影响不可忽略,建议在计算中同时计入内外域水的影响。

基于计算流体力学-离散单元法的U形管冲蚀磨损数值模拟研究

采用计算流体力学-离散单元法(CFD-DEM)和切向撞击能模型(SIEM)来研究气固两相流中高速煤粉颗粒冲击导致的U形弯管冲蚀磨损问题。分析了颗粒粒径、气体流速、固体颗粒形状对其冲蚀磨损特性的影响,并验证粗粒化模型应用于此磨损过程的准确性。结果表明,U形弯头的冲蚀磨损位置主要有3处;磨损率随粒径的增大呈现整体减小的趋势;U形管拱背磨损率随气速的增加而增大,且前2处磨损率峰值位置随气速的增加向入口方向偏移;长椭球对U形管造成的磨损最严重,扁椭球次之,球形最轻;粗粒化CFD-DEM能够基本准确预测U形管冲蚀磨损,且显著降低计算时间。

基于CFD-DEM的双流体喷嘴颗粒物去除特性及效率优化研究

雾化除尘技术是有效防治大气灾害的重要手段,对于城市、矿山等场所的降尘具有重要意义。双流体雾化喷嘴基于其良好的雾化表现,成为雾化除尘领域的热门研究对象。雾化后雾滴与烟尘颗粒的粘附与沉降过程是双流体喷嘴颗粒物去除的重要步骤。因此,揭示雾滴与烟尘颗粒的粘附与沉降特性对于提升双流体喷嘴颗粒物去除效率具有重要意义,需进一步深入研究。本文基于计算流体力学与离散单元耦合法(CFD-DEM),通过3D设计软件和离散元仿真软件ANSYS、EDEM对双流体喷嘴进行耦合数值模拟仿真,研究颗粒之间的相撞粘附与沉降,得到了不同气液压力比、不同雾滴粒径下雾滴颗粒的速度分布规律,并利用正交数值模拟方法对双流体雾化喷嘴颗粒物去除效率进行研究,得到了各运行参数对颗粒物去除效率的影响规律。结果表明,随着气液压力比的增大,雾滴颗粒最大速度呈增大趋势;雾滴颗粒粒径越小,雾滴颗粒最大速度越大,且加速至最大速度的时间越短;通过极差分析可知,运行参数中对颗粒物去除效率影响因素从大到小依次是雾滴粒径B、气液压力比A、烟尘颗粒粒径D、烟尘颗粒速度C,其最优水平组合为A_(3)B_(1)C_(3)D_(1)。该研究可为双流体雾化喷嘴的颗粒物去除特性研究提供一定的参考。

绝对节点坐标列式流体单元建模方法及在液体晃动问题中的研究

计算流体力学的建模方法主要采用欧拉描述,而多体系统动力学的建模方法主要采用拉格朗日描述。与欧拉描述关注于流过空间固定点或固定体积上的流场状态不同,绝对节点坐标列式流体单元采用拉格朗日描述,能够跟踪流体物质点,建立流体与多体系统的统一描述。该文在绝对节点坐标列式流体单元方法基础上,提出和完善单元建模理论,并使用绝对节点坐标列式流体单元实现了对流体系统的建模,并首次将绝对节点坐标列式流体单元应用于液体晃动分析,初步验证了理论的正确性和可行性。仿真结果表明,在单元数量较少情况下,绝对节点坐标列式流体单元可以满足晃动计算需求。

利用时移地震资料划分油藏流体流动单元的可行性分析

油田开发过程中,油层内部流体渗流所引起的含油饱和度、流体压力变化以及原油脱气均可导致时移地震资料的差异振幅.时移地震资料可以揭示油层内部渗流的影响,为划分油藏流体流动单元提供依据,根据差异振幅的幅度及范围可以确定流动单元的品质及范围,并且油层内部的渗流影响发生在同一流动单元之内.本文从理论上分析并证明了该方法的可行性.

案例教学法在流体流动单元操作教学中的应用

基于作者的《化工基础》教学实践,采用案例教学法处理化工生产过程存在的实际问题,培养学生的实践能力和创新意识,可有效提高教学质量。本篇以《化工基础》的流体流动单元操作为例,分析了案例设计、案例实施和教学效果反馈三个阶段,详细阐述了案例教学的应用过程。实践证明,案例教学可有效提高教学效果,有利于培养学生分析问题和解决问题的能力。

高温高压井水泥环缺失对多层套管应力影响规律

由于高温高压井中,固井工况复杂,套管与水泥环之间会出现缺失现象,导致套管损坏,尤其多层套管时上述问题更为突出而复杂。针对上述问题,以准噶尔盆地南缘某高温高压高产气井为研究对象,建立了套管水泥环缺失套管水泥环套管地层轴对称有限元模型,模型中水泥环缺失处采用圈闭流体单元,岩石和水泥环采用EDP本构模型,相互界面间用接触力学有限元模型。研究结果表明,该模型能够准确分析复杂条件下水泥环缺失套管受力情况,解决了以前的模型无法模拟水泥环缺失处流固耦合问题;当套管环空出现环状缺失时,水泥环缺失的交界面附近应力最大且水泥环缺失处液体性质对套管强度有较大影响。为保证其井筒完整性,在深井、超深井中,建议优化水泥环返高,使水泥环不返到井口,减小固井段长度,消除水泥环缺失问题。

基于非解析计算流体力学和离散单元法的大颗粒在流场中的高效率运动模拟

为实现占据多个流体网格的大颗粒在流场中运动的仿真,基于计算流体力学和离散单元法耦合(computational fluid dy namics-discrete element mothod,CFD-DEM),提出了一种新的数值方法。使用黏结颗粒模型将大颗粒近似表示为多个小球形颗粒黏结而成,基于非解析CFD-DEM方法计算流体对每个小球颗粒的作用力,将所有小球颗粒运动参数的平均值用于描述整个黏结颗粒的运动状态。通过黏性流体中球形大颗粒的沉降运动模拟,比较仿真结果与相关实验数据,结果表明:该方法不仅能准确模拟球形大颗粒的沉降运动,而且与浸没边界法相比计算效率更高。与传统的解析CFD-DEM方法相比,此方法还可以方便且准确地模拟三维情况下非球形大颗粒在流场中的运动。

基于计算流体力学与离散单元法并行计算的煤层气井大粒径岩屑运动规律初探

在计算流体力学与离散单元法(CFD-DEM)耦合并行计算的基础上,对大粒径、非球体岩屑在煤层气井"扩径"井段的沉积及运移规律进行了数值模拟。利用FLUENT建立了井眼交汇处"扩径"井段计算模型。利用DEM软件建立大粒径岩屑颗粒的离散元模型。借助集群并行计算优势,首先通过与实验数据的对比证实该CFD-DEM耦合模型的计算精确性、可用性;随后,基于钻井现场岩屑颗粒的采样及对其粒径、形状统计,将岩屑颗粒简化为片状进行计算。对不同粒径岩屑在"扩径"井段的运移及沉积过程进行了模拟再现,量化了粒径对岩屑在该区域的运移能力的影响。研究发现,在通过"扩径"区域时绝大部分的岩屑颗粒将沉积,体现了"扩径"段对大颗粒岩屑的"收纳"作用;岩屑粒径对运移能力有关键影响,粒径岩屑的增加造成其运移能力的指数形式衰减;而钻井液排量的增加对提升携岩能力效果不够明显。分析结果对地下钻井工程具有实际参考意义。

国外流动单元描述与划分

国外流动单元描述与划分金佩强杨克远（大庆石油管理局勘探开发研究院）（大庆石油学院）油藏描述是油田开发的一项基础工作。８０年代以来世界上的油藏描述表现出由宏观向微观、由定性向定量、由单一学科向多学科综合方向发展的趋势。在油藏描述中，储层划分越来越细，已...

内嵌流体柔性板的流体自适应减振机理数值分析

基于内嵌流体自适应减振理论,对内嵌流体柔性板在一、二阶固有频率定频激励作用下的流体运动减振效果进行了数值研究.通过对内嵌流体柔性板的振动分析,将其转化为活动边界流体动力学模型.对不同模型进行仿真分析,揭示出封闭腔内流体运动的规律以及流体与板的力学相互作用特性,特别是流体运动的峰特征和自适应现象.提出了流体运动能耗量化准则,从能耗的角度阐明了内嵌流体单元运动减振的有效性以及自适应特性,并以此为标准对不同情况下的流体运动减振效果进行了评价.

内嵌流体欧拉梁减振评价及残余振动衰减分析

为了评价内嵌式黏性流体单元自适应减振方法(IVFUM)消减运动柔性结构残余振动的效果,进行了内嵌黏性流体欧拉梁在旋转态下的自适应减振试验,并对试验所测试的残余振动衰减信号进行了处理.针对旋转态下内嵌黏性流体欧拉梁残余振动信号具有刚体衰减转动的慢变信号与柔性结构残余振动快变信号相耦合的特征,提出一种简明、实用和精度良好的减振效果评价体系——单自由度等效阻尼比法,结合非线性最小二乘法对信号进行处理,并编制了相应的程序.信号分析结果可有效地评价结构内嵌黏性流体方式对运动的工程柔性欧拉梁残余振动的减振效果.

柔性梁内嵌流体减振机理与流体运动能耗分析

以内嵌流体柔性欧拉梁为研究对象,对其在一、二阶垂直定频激励模式下流体响应进行了数值模拟,揭示了封闭腔内流体在梁扰动下运动的峰特征;合理划分流体区域,研究不同位置流体对梁作用力的时域特征;基于能量耗散的原理,提出流体运动能耗量化准则,从能耗的角度上阐明了内嵌粘性流体单元运动减振的内在机理和有效性,并以此为标准对不同工况下流体运动减振效果进行比较,结果表明相同条件下1/2体积流体运动减振效果要明显优于2/3体积。

一种评价旋转态内嵌流体欧拉梁自适应减振效果的新方法

为了评价内嵌式粘性流体单元自适应减振方法(IVFUM)消减运动柔性结构残余振动的效果,进行了旋转态内嵌粘性流体欧拉梁自适应减振试验,对残余振动信号进行了处理。针对旋转态下的内嵌粘性流体欧拉梁残余振动信号具有刚体衰减转动的慢变信号与柔性结构残余振动快变信号相耦合的非平稳特征以及模态参数随时间变化的特点,提出了结合小波包、经验模式分解(EMD)、随机减量技术(RDT)、希尔伯特变换(HT)的综合信号处理方法。提取了内嵌粘性流体欧拉梁的一阶主振动响应信号,识别了梁的一阶模态参数(无阻尼固有频率和等效模态阻尼比)。与SDOF模型处理的数据结果进行比较,欧拉梁残余振动衰减的变化趋势基本一致,表明本文提出的方法在实际应用中是有效可行的。可以推断欧拉梁内嵌1/3左右空腔容积的水在2～5 Hz的旋转频率时,由于流动性较好,可以有效地消减运动柔性结构的残余振动。为半定量评价内嵌粘性流体方式对运动的工程柔性结构残余振动衰减效果提供了有效的依据。

基于CFD-DEM耦合的梯级溜槽的设计与分析

针对传统物料转运过程中溜槽和输送带磨损严重、出口处粉尘浓度过高的问题,建立含臂架的梯级溜槽几何模型,采用基于计算流体力学与离散单元法(CFD-DEM)耦合的数值模拟方法,分析了臂架对转运溜槽的磨损以及对其出口处粉尘排放浓度的影响。仿真结果表明:含臂架的梯级溜槽可以有效控制物料流的速度和方向,降低对溜槽内表面的冲击磨损,降低出口处的粉尘量。

内嵌流体自适应减振方法(IVFUM)中流体运动数值模拟

针对内嵌流体自适应减振方法(IVFUM)和所完成的内嵌流体Euler梁(BIFS)稳态减振试验,进行了对应的流体动力学数值分析。在BIFS定频简谐激励下,根据振动梁模态分析和稳态响应理论,将本意上的流固耦合模型,通过构建流体活动边界,近似简化为半充液腔的纯流体动力学问题。梁在一阶与二阶主振动下FLUENT数值计算所得流腔中的自由液面形状与试验结果基本一致;计算流体自由表面形状、速度场和压力场性态较好地揭示了腔内流体运动的规律和流体-柔性梁力学互动特征,定性和半定量地说明了内嵌式粘性流体单元(IVFU)对柔性梁减振的内在机理和有效性。

内嵌流体柔性板自适应减振性态的数值模拟及试验研究

基于自适应减振和内嵌流体柔性板(PIFS)的定频稳态试验,提出板结构的内嵌粘性流体单元(IVFU)的自适应减振理论和相应的力学方法(IVFUM)。在定频简谐激励下,通过构建流体活动边界条件(FDBC),将PIFS的流固耦合模型简化为充液腔内的纯流体动力学问题,应用CFD软件FLUENT对不同工况下柔性板内嵌流体的流动进行数值模拟,结合试验结果可以得到板内嵌流体的运动性态和力学行为的定性和半定量的规律,从而揭示内嵌流体板IVFU减振的内在机理,并从振动控制的角度探讨了IVFU减振的影响因素。

储集层流动单元水驱油实验研究

正确认识测井响应高含水储集层的规律和特征 ,对于评价水淹层、研究剩余油饱和度及其分布特征十分重要。选取高含水期密闭取心井的岩心 ,在储集层条件下进行水驱油实验 ,结果表明 :相同流体流动单元内部的电阻率、含水率、相对渗透率与含水 (油 )饱和度间的关系及变化规律相似 ,不同流动单元间这些关系及变化规律则各有特点 ,反映了不同流动单元不同的水淹特征和含水 (油 )饱和度特征。应用储集层流动单元概念 ,可以在同一储集层内划分出水淹级别不同的单元 ,为水淹层定量精细解释提供可靠参数 ,还可建立流动单元与剩余油饱和度间的关系 ,用于研究剩余油分布特征。

储层流动单元的概念及研究方法评述

文章概述了不同角度提出的流动单元的概念，总结了近年来出现的流动单元的主要研究方法，综述了影响液体流动单元的因素，并结合大庆油田油藏研究及开发的实际状况探讨高含水阶段流体流动单元划分方法 。