超低渗致密砂岩和页岩储层渗流能力瞬态法评价进展

致密砂岩和页岩储层已逐渐成为全球油气产量增长的主要来源。准确的储层评价是实现油气田高效开发的关键,其中实验测量油气储层渗流能力是评价工作的重要内容之一。传统的渗透率测量方法基于稳态方法,即在岩心进出口压降达到平衡时,根据达西定律计算渗透率。然而,对于超低渗和页岩储层,稳态方法难以应用。因此,采用瞬态法替代稳态法,压力脉冲衰减实验成为研究超低渗透率的常用手段。本文全面分析了近50年来压力脉冲衰减实验的发展历程,重点评述了具有代表性的论文成果,针对现有技术手段的不足,提出了需要加强的超低渗透多孔介质渗流基础研究方向。目前,一维近似解析解和数值模型已能进行高精度超低渗透率计算,二维和三维模型也在快速发展中。然而,将复杂形态裂缝及多尺度裂缝高效地嵌入压力脉冲衰减模型仍是亟待解决的关键问题。对于页岩气等吸附性气体,明确静态吸附与动态吸附的区别以及将吸附曲线有效地纳入流动模型是需要深入探讨的基础科学问题。基于此,可通过压力脉冲衰减实验评估多物理作用下的岩石物理特性。此外,系统研究相对低压状态下的非达西渗流行为也是促进压力脉冲衰减实验科学计算的重要途径。总的来说,几十年来,超低渗岩心储渗能力评价的实验和模拟取得了显著进展,进一步深入理论研究和先进实验装置研发具有重要应用需求,相关研究进展对我国致密和页岩油气藏的高效勘探开发以及保障国家能源安全具有重要战略意义。

腐蚀管道剩余寿命及参数灵敏度分析

考虑腐蚀速率的影响,改进了计算腐蚀管道失效压力方程,建立了管道腐蚀剩余寿命预测的概率模型,采用重要抽样法对其进行模拟,并通过目标可靠度指标确定管道的剩余寿命,提出了一种新的管道腐蚀寿命预测方法,并对管道的各项参数进行灵敏度分析,讨论了这些参数变化对管道失效概率的影响,得出径向腐蚀速率为缺陷管道失效的主要因素。

火箭非线性动力学行为研究中的若干问题

对火箭非线性动力学行为研究中涉及的建模方法，模型降阶技术，局部非线性对全局动力学行为的影响，随机干扰下的动态响应，有效数值算法等热点问题进行了详细的综述，并简要展望了这一领域今后的研究方向．

特殊环境下盾构吊装下井的基坑安全稳定性分析及检算方法研究

以深圳地铁11号线前海湾站基坑工程为研究背景,大型盾构需要在盾构井的结构未完成状态下进行吊装,结合现场监测、二维和三维有限元数值分析,对特殊环境下盾构提前吊装下井时基坑的安全稳定性进行分析,同时提出一种合理的二维检算方法。研究结果表明:通过对结构楼板约束等效、冠梁刚度折减和土体参数等的合理确定,采用二维模型检算方法可以得出合理、准确的结果。研究结果为特殊环境下大型盾构顺利下井、基坑的安全提供了可靠的技术支撑,所提出的二维检算方法可有效指导同类工程施工技术方案的制定。

微纳光纤偏振分束器特性研究

采用3维全矢量光束传输法研究两相邻微纳光纤的偏振耦合特性,证实利用微纳光纤偏振耦合特性能很好地实现偏振分束,构成光纤偏振分束器.在保证偏振分束性能的条件下,通过研究微纳光纤偏振分束器的几何特性对偏振分束性能的影响,优化设计了微纳光纤耦合型偏振分束器,得到耦合区的最优参数为直径0.9μm、间隙0.5μm及耦合长度218μm.结果表明,在1.55μm工作波长处分束器可实现偏振分束输出,其带宽约为10 nm,耦合区长度容差为±2μm,直径与间距容差均为-3～2 nm,偏振消光比大于15 dB.

基于线性互补原理的干摩擦振动系统非光滑数值算法

基于集值库仑定律的互补特性和Newmark速度求解格式,将干摩擦振动问题转化为线性互补问题,提出了Newmark-LCP非光滑数值算法。算法将干摩擦系统的不同运动模式统一进行LCP化处理,用互补条件代替等式条件来监测运动事件,解决了粘着区的数值不稳定问题,避免了当摩擦单元数目增加时的枚举计算量增加和算法逻辑结构复杂化问题。算例仿真表明,Newmark-LCP算法能够准确地描述干摩擦动力特性,与非光滑时间步进法相比,所给出的算法计算效率相对较高。

多级轴流涡轮叶片温度场非定常数值计算

针对多级亚声速轴流涡轮级间干涉的非定常现象,通过非线性谐波(NLH)法进行了非定常数值计算,加入AGS(Abu Ghannam Shaw)转捩模型的Spalart-Allmaras(S-A)湍流模型对转捩特性进行捕捉,与实验结果的对比验证了计算方法的可信性。研究结果表明,4阶谐波的NLH法在计算成本与计算精度间获得了较好折中;叶片前缘是关键的换热区域,静叶高温区主要集中在叶片前缘以及近叶顶区,转子叶片高温区主要集中在叶片前缘靠近叶顶区;转子叶片的相对运动不断切割静叶尾流,叶栅湍流场分布呈周期性变化,叶片高温区产生了明显的温度波动,其中Ⅱ级静叶高温区温度波动幅值达11K。

十导洞CRD工法地铁风道结构流固耦合数值分析

依托长春地铁解放大路站十导洞CRD工法地铁风道工程,为有效预测并合理控制施工风险,采用数值模拟与现场实测相结合的方法,建立数值模型,通过流固耦合方法模拟整个施工过程。得到的主要结论有:1)针对2种不同的导洞开挖顺序进行优化分析,通过对比地表沉降、侧壁水平收敛、初期支护应力、土体塑性区分布等指标的计算结果,找出了合理的导洞开挖顺序;2)针对整个施工过程的模拟结果,选择竖向位移和水平收敛2个指标进行分析,得知拆除底部临时支撑及临时仰拱为施工中的薄弱环节,并结合工程实际提出了具体的改进措施。

工程模拟自学法在基坑开挖中的应用

在基坑开挖工程中,常规的数值模拟一般没有结合经验分析和场地观测数据来计算开挖变形.工程模拟自学法是一种基于神经网络的、可以综合有限元与人工智能的反分析技术.基坑开挖模拟过程分三步进行:(1)获取场地测量数据;(2)计算土体应力和测量土体变形;(3)利用获取的数据进行有限元分析,预测下一开挖阶段的变形情况.这样,它能充分发挥神经网络的自适应性、自组织性及学习、联想、容错及抗干扰能力,揭示出历史资料分析和场地测量数据中所蕴含的非线性关系.文中经模拟场地和三个历史场地数据计算分析,证明了工程模拟自学法模拟基坑开挖的可行性.

一种HS型的谱共轭梯度法

在修正的HS方法基础上,建立了求解无约束优化问题的新谱共轭梯度法,在wolfe型线搜索下证明了该算法具有下降性和全局收敛性,数值实验结果表明该算法是有效的。

2-D AP/HTPB三明治推进剂耦合燃烧的数值模拟

建立了周期性2-DAP/HTPB三明治推进剂热流耦合燃烧模型,用等效源项法描述固体推进剂燃烧表面加质过程。质量流量采用阿累尼乌斯律近似计算,表面质量分数由基于实验数据建立的单步凝相总体反应模型确定。气相区采用一种49组分328反应复杂动力学机制来描述。结果表明,压力不同,化学反应速率与扩散速率相对关系不同。低压(0.5MPa左右)下,总体火焰呈现预混火焰结构;高压(大于2MPa)下,火焰结构呈现典型的多火焰特征。燃面温度、气相热反馈及燃速等燃面特性随压强变化趋势均与文献结果一致。

有耗介质中时域精细积分方法的数值色散分析

分析了时间步长、空间步长、电导率和电磁波传播方向对时域精细积分(PITD)方法的数值损耗和数值色散的影响。结果表明:PITD的数值损耗大于电磁波的真实损耗,其数值波速可以大于电磁波的真实波速。PITD的数值损耗和数值色散都基本上不受时间步长的影响。随着空间步长的减小,PITD的数值损耗和数值色散的误差都逐步减小。当电导率较小时,PITD的数值损耗和数值色散的误差比时域有限差分(FDTD)方法的大。但当电导率较大时,PITD的数值波速却比FDTD的数值波速更加接近于电磁波的真实波速。PITD的数值损耗和数值色散的各向异性在三维情况下的值要大于其在二维情况下的值。数值算例表明:对良导体而言,PITD比FDTD拥有更高的计算精度和更快的计算速度。

基于概率积分法的某煤矿地表塌陷区范围预测

为了科学合理地预测地表沉陷范围,结合矿山开采沉陷理论,应用概率积分法,以某煤矿周围的实测数据为例,建立基本数学预测模型,对该矿山塌陷区范围进行预测。将预测结果与实测结果进行对比分析,预测结果基本覆盖全部实测结果,并有一定的安全冗余,故概率预测法能在一定程度上满足沉陷区预测要求,为塌陷区预测提供科学依据,对塌陷区灾害防治具有重要意义。

邹楼铁矿地下开采对地表位移影响分析

邹楼铁矿由南至北分别划分为邹楼矿床、陈楼矿床和陈楼北矿床,3个矿床计划采用点柱式上向分层充填法进行开采。为研究该采矿方法开采对地表建(构)筑物的影响,通过简化建立矿山地下开采模型,进行三维数值计算,采用FLAC3D软件模拟矿体开采充填过程,建立合理采矿方法模拟方案并进行开采卸荷,由于同种采矿方法在3个矿床开采时会对地表造成不同的影响,所以需要对3个矿床的各采场围岩位移详细分析。结果表明,陈楼北矿床采场顶板最大位移量为97 cm,且随着深度增加,对地表的影响逐渐减小;陈楼矿床顶板最大位移量为13 cm,浅部两矿体的开采对地表沉降影响较大;邹楼矿床顶板最大位移量为39 cm,中央厚大矿体影响范围广,为顶板位移主要影响因素。

弱可压缩移动粒子半隐式方法对溃坝溢流问题的数值模拟

无网格粒子法(拉格朗日法)是计算流体力学领域最新一代的计算方法。由于不需要生成网格,无网格粒子法能够模拟任意形状的界面及其变形和碎裂,尤其适用于计算如溃坝溢流及波浪破碎等具有复杂自由表面运动的流体力学问题。其中,光滑粒子流体动力学方法(SPH)和移动粒子半隐式法(MPS)是无网格计算方法的典型代表。采用基于MPS法的修正弱可压缩移动粒子半隐式法(weakly compressible corrected moving particle semi-implicit method)构建了用于求解自由表面流问题的数值计算模型,并用于模拟干床面与湿床面上的溃坝溢流问题。计算结果与实验结果的对比分析表明,采用基于WCCMPS无网格法建立的数值计算模型对干、湿床面上溃坝溢流的溢流形态、水柱高度以及波前速度等均给出了良好的计算结果。

综合物探技术在煤矿采空区探测中的应用研究

以煤矿采空区探测为背景,将高密度电法和瞬变电磁法相结合。采用不同装置,对所建立的典型地电模型数值模拟,得到正演数据,然后再进行反演计算,将反演结果与实际情况进行对比、分析,最终得出探测煤矿采空区的最佳组合。研究认为:偶极-偶极装置是最佳装置,适合勘探深度小于100m的采空区,其他四种勘探装置各有优缺点,可根据不同的地质情况进行选择;中心回线装置效果最好,但是勘探深度有限,适合稍浅采空区的探测,但是工作效率太低。综合考虑,大定源回线装置更适合煤矿采空区深部探测,而且工作效率更高。将偶极-偶极和大定源回线装置应用于某地区煤矿采空区探测中,高密度电法能够清晰的探测出80m以内的地层情况,划定采空区范围,后经钻探验证,证明推断正确;瞬变电磁法能够探测出200m以下的采空区情况,推测出一个采空区位置。后经钻探验证,证实推测。说明,利用高密度电法和瞬变电磁法综合地球物理勘探,是可行的,也是有效的。

用电算法确定插齿刀的最大变位系数

确定最大变位系数是插齿刀设计的一个重要问题。而顶刃变尖是限制插齿刀最大变位系数的条件之一。目前常用的确定最大变位系数的方法，或者太麻烦，或者精度低。本文提出一种以牛蛎数值迭代法为基础的电算法，可以精确、迅捷，简便地确定插齿刀的最大变位系数。

粉末渗锌技术及其应用

利用粉末渗锌技术进行钢铁防腐可以弥补喷镀锌、电镀锌、热浸镀锌等工艺的缺陷，还可解决镀件氢脆现象，同时粉末渗锌的加热过程可对镀件产生回火效应，并不会对镀件产生不利影响。粉末渗锌工艺简单实用，可用于多种用途，易于推广。

一种基于CFD⁃DEM的箔条散射运动数值模拟方法

箔条散射是目前海上作战进行电子干扰的有效手段。为此介绍了一种基于计算流体力学(CFD)和离散元方法(DEM)的箔条喷散运动数值模拟方法。该方法基于Euler⁃Lagrange框架,在描述气体流动的Navier⁃Stokes方程中引入了空隙率的概念,同时引入投影面积来考虑固体占据多个气体网格的情况。考虑到湍流的影响,基于雷诺平均法(RANS)对气体流动控制方程进行时均化处理。最后利用该方法对箔条散射进行了数值模拟,同时给出了箔条散射过程和散射结构。该研究为空战雷达无源干扰技术的工程应用提供了理论和技术支持。

Forming proper ensemble forecast initial members with four-dimensional variational data assimilation method

A method has been presented to improve ensemble forecast by utilizing these initial members generated by four-dimensional variational data assimilation (4-D VDA), to conquer limitation of those initial members generated by Monte Carlo forecast (MCF) or lagged average forecast (LAF). This method possesses significant statistical characteristic of MCF, and by virtue of LAF that contains multi-time information and its initial members are harmonic with