致密储集层跨尺度耦合渗流数值模拟模型

考虑致密储集层岩石及流体可压缩性和基质中流体的非线性渗流,建立了体积压裂致密储集层跨尺度渗流离散裂缝数值模拟模型,对模型进行了验证并进行了应用实例分析。模型采用两点流动近似方法计算传导率,并引入"星形-三角形"转换算法消除裂缝相交处的极细小网格,改善了计算稳定性。在时间域内采用全隐式离散,模型求解采用自动微分方法,提高了建模效率和计算精度。采用Eclipse软件模拟结果及新疆油田某致密储集层1口长体积压裂水平井的实际生产数据验证了模型的可靠性。实际应用结果表明,所建立模型能成功模拟大规模复杂缝网发育的储集层;缝网改造区越大,水平井产能越高;裂缝密度平面分布差异性及连通程度是影响致密油平面动用非均匀性的关键因素。

钠冷快堆直流蒸汽发生器跨尺度耦合分析

直流蒸汽发生器(OTSG)中存在全流型沸腾换热、两侧耦合换热及结构复杂且尺寸跨度大等特征,使得采用计算流体力学(CFD)与三维精细化建模方法分析包含大规模换热管束的OTSG三维温度场时面临计算难度高、求解效率低和求解稳定性差等问题。本文基于全流型沸腾传热模型与流型判别模型,以印度快堆直流蒸汽发生器测试模型(SGTF)为研究对象,建立了管侧从过冷水到过热蒸汽的一维全流型沸腾传热模型及其与壳侧三维精细化CFD模型的跨尺度耦合求解模型,实现了OTSG每根换热管与壳侧三维流体域的独立耦合,并开展了堵管分析。通过与实验数据的对比分析验证了该方法的有效性。研究结果表明:采用管侧一维全流型沸腾传热模型与壳侧三维CFD模型的跨尺度耦合方法,可准确预测每根换热管全高度上的温度分布及主要传热特征点,能获得不同换热管及管壁之间的温度差,且易于实现堵管分析;跨尺度耦合求解方法避免了直接采用三维多相流模型,大幅提高了OTSG三维温度场的求解效率及稳定性。本文研究为OTSG的设计与安全校核提供了一种高效的三维精细化数值分析方法。

海洋结构物跨尺度水弹塑性相互作用及其分析方法

复杂恶劣的海洋环境下结构物承载性能的提升与安全保障,需要考虑海洋环境载荷与宏观结构(特征尺度可达102 m)、局部构件(特征尺度约10-1 m)和微细观材料结构(特征尺度可至10-6 m)之间的跨尺度相互作用。工程结构的失效起源于材料微结构内的损伤与缺陷,演化包含所有尺度的相互作用。海洋环境载荷下宏观结构-细观构件-微观材料的跨尺度耦合作用及演化,决定了结构物承载、退化及破坏的综合性能。因此,宏观结构的工程设计,需要全面分析构件和材料的基本特性。新设施、新装备和新能源等海上工程的快速发展,对海洋结构物跨尺度分析的需求更加强烈,而传统分析方法在单一尺度分别建立力学模型再实施计算,难以有效实施结构物的综合设计优化,严重滞后工程需求。如何从理论上构建结构物分析中多个尺度的耦合关系,并在多个尺度中同步开展高效计算,已成为海上工程建设面临的前沿科学问题与关键技术难题。本文围绕大型海洋结构物的安全设计,综述了海洋结构物跨尺度相互作用关键理论的总体思路和核心路径、结构水弹性和水弹塑性跨尺度分析研究进展、材料多尺度方法在海洋结构物跨尺度分析中的应用,讨论了跨尺度分析方法在海洋结构物承载性能提升方面的应用,展望了跨尺度分析方法的未来发展趋势及应用前景。

跨尺度耦合的连续比例因子图像超分辨率

目的虽然深度学习技术已大幅提高了图像超分辨率的性能,但是现有方法大多仅考虑了特定的整数比例因子,不能灵活地实现连续比例因子的超分辨率。现有方法通常为每个比例因子训练一次模型,导致耗费很长的训练时间和占用过多的模型存储空间。针对以上问题,本文提出了一种基于跨尺度耦合网络的连续比例因子超分辨率方法。方法提出一个用于替代传统上采样层的跨尺度耦合上采样模块,用于实现连续比例因子上采样。其次,提出一个跨尺度卷积层,可以在多个尺度上并行提取特征,通过动态地激活和聚合不同尺度的特征来挖掘跨尺度上下文信息,有效提升连续比例因子超分辨率任务的性能。结果在3个数据集上与最新的超分辨率方法进行比较,在连续比例因子任务中,相比于性能第2的对比算法Meta-SR(meta super-resolution),峰值信噪比提升达0.13 d B,而参数量减少了73%。在整数比例因子任务中,相比于参数量相近的轻量网络SRFBN(super-resolution feedback network),峰值信噪比提升达0.24 d B。同时,提出的算法能够生成视觉效果更加逼真、纹理更加清晰的结果。消融实验证明了所提算法中各个模块的有效性。结论本文提出的连续比例因子超分辨率模型,仅需要一次训练,就可以在任意比例因子上获得优秀的超分辨率结果。此外,跨尺度耦合上采样模块可以用于替代常用的亚像素层或反卷积层,在实现连续比例因子上采样的同时,保持模型性能。

从“哥伦比亚”号悲剧看多尺度力学问题

航空航天安全蕴含着大量的涉及多个物理层次的多尺度力学问题.多尺度力学问题对现有的力学概念和理论是一个巨大的挑战.以铝合金层裂和岩石脆性破坏为典型案例,讨论了多尺度力学问题的特点、难点以及可能的处理方法,说明合理表征和处理多尺度问题的跨尺度耦合及跨尺度敏感性是解决多尺度问题的关键.

岩土热—流—固耦合理论及在采矿工程中的应用

比较系统地介绍了煤炭工业中遇到的不可忽略的渗流—温度—应力耦合问题,而且对各领域的主要研究方法、研究结果等进行了报道,总结了岩土渗流—温度—应力耦合的研究方法和宏观方程,并提出了若干前沿研究方向。

地缘环境研究的理念及议程与路径

地缘环境研究已经成为当前国内地缘政治研究的重点方向,汇聚了国内地缘政治研究力量,推动了国内地缘政治学科的复兴。本文在总结分析国内外地缘政治、地缘环境相关研究最新发展和趋势的基础上,集中探讨了地缘环境研究的理念、议程与路径。地缘环境研究理念是以多元地缘体间互动实践为中心,将地缘环境理解为多元地缘体互动实践的“信息”或称决策信息集,也是多元地缘体互动的结果。因此,地缘体行动决策既有在完备信息下的决策,也有在不完备信息下的决策,甚至还有在不能甄别信息真假情况下的决策。在此新理念下,地缘环境研究大致包括地缘环境要素解析(本底、关联、结构3类要素)、地缘环境时空过程与机制表达和地缘环境支撑体系设计三大研究议程。为了整合不同领域、不同尺度和多元行为体,论文以缅北冲突为例展现了地缘环境研究的三大路径,即跨领域互动、跨尺度耦合和多元地缘体博弈。在当今百年变局的复杂形势下,明晰地缘环境研究的理念、议程与路径,对准确、科学分析当前复杂局势和提出中国应对策略等具有重要的理论价值和现实意义。

基于国别地缘环境视角解析缅甸民主化改革进程

2021年2月缅甸军方再度接管国家政权后,其国内民主化改革进程戛然而止,再次引发学术界的广泛关注和讨论。然而,已有学者大多从政治、经济等单一性要素,或从多行为体间利益斗争的视角入手,缺乏多要素、多主体、多时空维度的综合分析视角对民主化改革进程的影响和未来前景的研究。随着地缘环境研究日益体现出跨尺度耦合、多元地缘体博弈和跨领域间互动等分析理念,本文将国别地缘环境分析理解为一个视角,构建其解读民主化改革的一般思路和框架;以缅甸为例,探讨不同时期缅甸地缘环境的情景特征及其对民主化改革进程的影响并预测其未来态势。研究得出:①国别地缘环境视角可以被界定为跨尺度耦合下国内外多元地缘体利用跨领域间互动进行综合作用的情景分析。②自1980年代以来,由于缅甸地缘环境从内乱外压、外压内稳到外稳内乱的演变,其民主化改革进程依次经历民主开启、转型过渡期、民主转型、民主巩固和民主倒退。③缅甸民主化改革的未来走向极为可能是在军方控制下民选政府与军方合作推进的适度改革。解析缅甸民主化改革进程不仅有利于帮助中国理解缅甸的政局变化进而构建和谐稳定的中缅关系,同时也能推动地缘环境的理论与应用研究,促进学术界对“应该推行怎样的民主化进程”这一问题的进一步思考。