非牛顿流体的差分方法研究

用解析方法求解非牛顿流体的流动方程是非常困难的 ,工程上通常采用有限差分方法对其进行数值求解。为避免用势梯度分量差分方法求解非牛顿流体渗流问题所带来的偏差 ,提出了求解非牛顿流体渗流问题的势梯度模差分方法 ;从理论上分析了势梯度分量差分方法存在的缺陷 ,即非牛顿流体的渗流微分方程与之相对应的分量差分方程不相容。最后以Bingham原油为例揭示了二种方法在数值上的差别。

非牛顿流体多分支水平井产能模型及数值模拟

针对稠油具有非牛顿流体特性的特点,基于分支井井筒内压降情况,在三维空间内建立了多分支井幂律流体渗流的数学模型,并给出了数值解法,研究了其不稳定压力动态,从而为稠油油藏产能预测提供了理论根据.数值模拟结果表明:多分支水平井的开采产量随着时间的增加呈递减趋势;幂律指数对产能影响较大,且流体的非牛顿性越强,产量越小;在计算井筒压力降损失因素中,流动摩阻产生的压降占主要地位;井筒压降的存在导致分支水平井的产能降低.

Johnson-Segalman流体剪切流动的相平面分析与数值模拟

研究Johnson-Segalman流体的剪切流动行为.首先分析该模型的定常解,从稳定的总剪切应力曲线上可见,当稳定总剪切应力T取值足够大或足够小时,方程有惟一定常解;当T取中间值时,方程定常解不惟一.最后,采用向后差分格式对该模型进行数值模拟.

内窥镜机器人几何特性参数的优化研究

针对人体内腔黏液为非牛顿流体的特点,建立螺旋式内窥镜机器人在人体内腔中运行时的数学模型.给出适合于该机器人系统的非牛顿流体修正雷诺方程的求解方法和计算程序框图.采用有限差分法分析螺纹的几何特性参数对机器人轴向摩擦牵引力、周向摩擦阻力,以及黏液膜承载能力的影响,进而获得了一组相对最优的无量纲几何特性参数值.机器人运行速度实验证明了此理论分析模型的正确性.

基于非牛顿指数渗流和分数阶Merchant模型的一维流变固结分析

为进一步深入分析饱和黏性土的一维流变固结机制,引入Koeller定义的弹壶元件修正Merchant模型,并以此描述土骨架的黏弹性变形行为;同时引入非牛顿指数渗流模型描述流变固结中的非达西渗流,推导出一个新的饱和黏性土一维流变固结方程,并用隐式有限差分法进行数值求解。通过与有关文献中退化模型结果的对比,验证了有限差分算法的有效性。在此基础上,分析非达西渗流模型参数以及分数阶Merchant流变模型参数对流变固结过程的影响。计算结果表明:分数导数阶数和黏滞系数对地基沉降的影响比对孔压消散的影响更为明显,且分数导数阶数越小或黏滞系数越大,地基沉降需要的时间越长。同时,比起达西渗流,非牛顿指数渗流会延缓地基中的孔压消散,使得沉降发展变慢。另外,考虑流变效应时地基沉降要慢于孔压的消散。

应用“逐差法”处理实验数据

本文详尽地讨论了“逐差法”处理实验数据的理论方法并结合实例说明:如何记录数据,如何处理数据。

基于非牛顿指数渗流和分数阶Merchant模型的双层地基一维流变固结分析

为了进一步深入探讨饱和黏土双层地基一维固结机理,引入Koeller定义的弹壶元件修正Merchant模型描述饱和黏土的黏弹性变形,引入非牛顿指数渗流模型描述固结过程中的非Darcy渗流,推导出一个新的饱和黏性土双层地基一维流变固结方程,并利用隐式差分格式进行数值求解。通过文献对比,验证了本文数值算法的有效性。探讨了非牛顿指数渗流模型参数以及分数阶Merchant流变模型参数对双层地基一维流变固结过程的影响。结果表明,在单面排水条件下,上层中渗流参数和模型参数对固结速率的影响起决定作用,且随着下层土与上层土的相对压缩性的降低或相对渗透性的增加,地基孔压的消散速率和沉降速率都会加快;增大渗透性高或压缩性低的土层相对厚度,也会加快双层地基的固结速率。另外,非牛顿指数的增大会延缓双层地基中的孔压消散,使得沉降发展变慢。

A Numerical Tackling on Sakiadis Flow with Thermal Radiation

Momentum and energy laminar boundary layers of an incompressible fluid with thermal radiation about a moving plate in a quiescent ambient fluid are investigated numerically. Also, it has been underlined that the analysis of the roles of both velocity and temperature gradient at infinity is of key relevance for our results.

Numerical Simulation of Foaming Processes

The literature model studied in this article describes bubble formation and growth in a highly viscous polymer liquid with support of a gaseous matter dispersed under pressure before foaming. The foam growth is induced by the application of vacuum and mass transport of volatile components dissolved in the polymer liquid. Based on this literature model, aeration processes are calculated for intermediate viscosity and low viscosity biological systems, as they are of interest for biomatter foams, in particular for food foams in industrial processes. At the end of this article, the numerical results are presented and discussed.