关于油水两相渗流顺序求解格式稳定性的研究

对不可压缩油水两相渗流模型的一种顺序求解格式数值振荡的原因进行了探究。针对不同物理量选取不同的显隐式处理对应着不同的顺序求解格式,而不同的顺序求解格式体现出差异性较大的稳定性表现。A.G.Spillette,J.W.Watts[1-2]等人提出在顺序求解格式饱和度的求解中使用固定的总渗流速,而非直接计算单相流速,能够允许采用更大的时间步长进行数值计算。尽管直接使用达西定律计算单相流速进行隐式求解的方式更为直观,然而其却在时间步长较大时,数值结果出现振荡。针对以上现象,相关研究并未进行深入的探究。通过理论和数值分析,对直接使用达西定律计算单相流速的顺序求解格式的稳定性进行了分析,指出其在计算过程中不满足通量守恒条件,从而导致了大时间步长下的求解失败,数值结果呈现振荡现象。基于此,对直接使用达西定律计算单相流速的顺序求解格式中饱和度的求解方式进行了一定的修正,数值验证表明修正后的格式在大时间步长下不再出现数值振荡。

基于图论的两相渗流排序求解并行算法研究

对于两相渗流顺序求解格式中的饱和度计算,采用排序的方法可以将离散的全局非线性系统分解为一系列局部非线性系统来加速非线性求解过程.运用图论中的广度优先算法(BreadthFirstAlgorithm,BFS)和深度优先搜索(DepthFirst Search,DFS)来实现饱和度的并行计算。在两相流动方向一致时,基于BFS,使得同时参与计算的网格划分为一组,组与组之间满足拓扑排序的要求.在考虑重力和毛管力引起的两相流动方向不一致情况下,根据势能大小建立关于网格的有向有环图(DirectedCyclicGraph,DCG),利用强连通分量搜索的Tarjan算法找出耦合的网格,将耦合的网格视为一个网格并重新建图,从而得到有向无环图(Directed AcyclicGraph,DAG).最终实现饱和度排序求解的并行化.

非线性稳态曲线通过时轮轨滚动接触的数值求解方法

为研究列车通过非线性稳态曲线线路时的轮轨滚动接触问题,综合考虑缓和曲线、车轮踏面、轨下弹性支撑和悬挂系统以及列车牵引力的影响,建立非线性稳态曲线通过轮轨滚动接触有限元模型;根据轮对的受力状态推导非线性稳态曲线通过时的轮对横移量计算公式,并设计显式—显式顺序求解方法;进而以准高速单层客车为例,用显式—显式顺序求解方法求解有限元模型。结果表明：非线性稳态曲线通过轮轨滚动接触有限元模型适用于钢轨横向和垂向振动频率分别为0~400和0~800Hz的中低频轮轨滚动接触分析;求解非线性稳态曲线通过轮轨滚动接触有限元模型时,显式—显式顺序求解方法与既有的隐式—显式顺序求解方法相比,两者的计算精度基本一致,但前者需用的计算时间只是后者的1/3左右。

一种新的装配模型及其求解方法

提出了反映一般装配体内在结构特性的稳定依赖关系的概念，在此基础上，建立了一种可扩展的有向图结构的装配模型，提出了模型的前处理和后处理，并分析了模型的求解方法。

油藏数值模拟求解中的IMPIMS方法

在油藏数值模拟中对数值模型进行求解,目前基本有两类方法:一类是顺序求解法,如IM PES方法和IM P IM S方法;一类是联立求解法,如半隐式法和全隐式法。IM P IM S方法是一种顺序求解方法,是IM PES和半隐式方法的混合变种。它既具有半隐式求解饱和度的特点,又保留了IM PES方法省内存,省计算工作量的优势。

油藏数值模拟求解中的IMPIMS方法

在油藏数值模拟中对数值模型进行求解,目前基本有两类方法一类是顺序求解法,如IMPES方法和IMPIMS方法;一类是联立求解法,如半隐式法和全隐式法。IMPIMS方法是一种顺序求解方法,是IMPES和半隐式方法的混合变种。它既具有半隐式求解饱和度的特点,又保留了IMPES方法省内存,省计算工作量的优势。

考虑多种耦合单元的电气热联合系统潮流分布式计算方法

燃气轮机、燃气锅炉以及热电联产系统等耦合单元的广泛应用使电力系统、天然气系统和热力系统之间的联系日益紧密,而各网运行主体不同导致的可交互信息有限,又给全网潮流分布的计算带来挑战。该文模型计及热电联产系统、燃气轮机、燃气锅炉、压缩机、水泵等多种耦合单元,并重点考虑耦合单元位于电网、热网平衡节点的影响,提出在各网之间有限信息交互下的不同运行模式的潮流分布式顺序求解算法。通过对实际算例的求解,证明所提算法比牛顿–拉夫逊统一求解算法在收敛速度、精度方面更有优势。

控制方式转换策略下的改进交直流系统潮流算法

分析了换流器控制方式的转换策略。考虑在不同控制方式下交直流系统的相互影响,提出一种能够满足换流器控制方式转换策略的潮流计算方法。以顺序求解法为基础,对交流系统雅可比矩阵的特殊节点元素进行有效修正;基于换流器控制方式转换策略合理选取换流器关键状态变量,并将控制角余弦值和变压器分接头变比乘积作为一个状态变量处理,有效地避免了迭代过程中控制角余弦值或变压器分接头越限情况发生。该算法数学概念清晰、易于实现。仿真结果验证了该算法的准确性、快速性和可靠性。

基于有限体积方法的页岩气多段压裂水平井数值模拟

为了实现页岩气在多尺度介质中的流动模拟,考虑页岩气在基质—天然微裂缝和人工大尺度压裂缝中的流动特征,建立页岩气多段压裂水平井不稳定渗流数学模型,针对模拟区域采用非结构四面体网格进行网格剖分,基于有限体积方法离散建立页岩气三维渗流数值模型,然后通过顺序求解的方法进行求解,进而模拟页岩气多段压裂水平井的生产动态和储层压力分布变化,并对模拟结果进行分析。研究结果表明:(1)采用所建立的数值模拟计算方法与商业数值模拟软件Eclipse计算的多段压裂水平井产气量基本一致,证实该模型正确、可行;(2)分别采用顺序求解方法和全隐式求解方法计算得到的页岩气水平井产气量虽然在生产初期存在着差异,但随着计算的推进,二者迅速趋于一致,进一步验证了该模型的正确性;(3)尽管解吸气对地层压力具有补充作用,但作用有限,对产气量的影响不大,随着生产时间的延长,解吸气量在产气量中所占比例逐渐上升;(4)确定合理的压裂段数且获得较长的压裂缝长,是页岩气水平井增产改造的核心。结论认为,该研究成果有助于页岩气储层体积压裂的设计以及多段压裂水平井生产动态的预测。

冲击载荷下开口式连接环动力学研究

为研究矿用开口式连接环在冲击载荷作用下的力学性能,采用Solidworks建立连接环实体模型,运用ANSYS/Ls-dyna对模型分别进行隐式-显式顺序求解和显式求解分析。通过分析模型运动和应力曲线,结果表明:链环间初始张力可以降低卡链产生的应力冲击。

地下综合管廊燃气舱内爆炸下结构动力响应规律

通过ANSYS/LS-DYNA动力有限元软件,建立土体与地下三舱综合管廊耦合模型,采用隐式-显式顺序求解的分析方法,模拟燃气舱在1、5、20、40 kg TNT药量下的内爆情况。研究结果表明:①炸药量对燃气舱的影响最为显著,其次综合舱,电力舱影响最小,燃气舱内左侧隔墙的破坏相比其他墙板破坏更严重,其破坏处为墙板交接处和各板中间附近位置;②燃气舱内空气中心线上的冲击波超压峰值在传播过程中呈现出先减小后增大最后减小的趋势,其中当炸药量20、40 kg TNT时,其超压峰值会2~5 m内出现较大的波动;③位移时程曲线基本遵循随着炸药量的增加而增加,部分测点后半时程会出现较大差异。在40 kg TNT炸药量爆炸荷载下,燃气舱上顶板较下底板的位移影响较大,其最大值能达到0.7 cm,且残余变形为0.5 cm左右。

基于双向耦合的综合能源系统电热联合潮流计算

本文针对综合能源系统电热联合潮流计算问题,首先基于电热双向耦合建立了含有2个热电联产机组(CHP)耦合节点的电热双向耦合潮流模型;然后分析了电锅炉的耦合状态和系统负荷变化对系统潮流的影响;最后基于牛顿拉夫逊顺序求解算法,选取某一区域综合能源系统进行算例分析,利用MATLAB软件求解出电热混合潮流。结果表明:电热双向耦合网络通过耦合节点CHP1、CHP2交互作用,相互影响达到潮流平衡,验证了所给模型的有效性;电热耦合潮流随着电锅炉耦合状态和系统负荷变化而变化,显示出多能流系统源-网-荷互动特性。通过对电热耦合网络的潮流研究,可以为电热耦合综合能源系统的规划运行提供指导,并且为进一步多能流耦合潮流研究提供思路。

基于矩形永磁体磁场信息的6自由度微位移精密测量

利用矩形永磁体自身有规律分布的磁场信息,提出一种使用霍尔传感器阵列作为传感检测模块的非线性计算测量方案。该方法可实现空间六自由度的微位移精密测量,并能保证测量轴间的严格数学正交特性。此方案利用矩形永磁体分布磁场与空间位置间的对应关系,建立永磁体的磁感应强度空间分布数学关系B(X),作为测量模型,并设计均匀布置的霍尔传感器阵列检测空间磁感应强度B。然后,基于运动连续性原理,采用顺序求解法对测量模型B(X)进行快速解算。通过高斯白噪声条件下的500次蒙特卡洛仿真验证了此方案的可行性。试验结果表明,在微位移10 mm测量范围内,XY平动测量误差标准差小于80μm,Z向2 mm垂直位移范围内测量误差标准差小于10μm,转动?/6范围内测量误差标准差小于5 mrad。