基于扩展有限元的页岩水平井多裂缝模拟研究

页岩储层水平井分段多簇压裂簇间距优选是压裂技术的关键,建立了水力压裂流固耦合数学模型,基于扩展有限单元法模拟多条裂缝的扩展过程,研究多条裂缝同时扩展的转向规律,以及应力干扰、水平主应力差、裂缝间距等因素与裂缝转向角度的关系.结果表明:应力干扰作用对裂缝宽度具有限制作用,单条裂缝张开宽度比两条裂缝的大;裂缝转角随应力差的减小而增大,随压裂时间的增加而增大.簇间距越小,应力干扰越强,转角越大,综合主缝均匀扩展、支撑剂填充以及复杂裂缝网络形成等条件,确定最优簇间距为30~40 m.多条裂缝同时扩展时,中间裂缝会受到两边裂缝的限制作用,簇间距越小,限制作用越强,裂缝发育时间越长,扩展速度越慢.     

关于颗粒悬浮机理和悬浮动的讨论

从分析气体分子的悬浮和静水中Ｂｒｏｗｎ微粒的悬浮之机理出发,论述了重力场中粒子（分子、微粒等）的悬浮不一定需要其它外力,粒子本身的任何形式的无规则运动,达到一定强度后都能使粒子弥散悬浮．河流中的泥沙颗粒和气（水）力输送管道中的颗粒的悬浮也主要靠颗粒物的无规则运动．作用于颗粒的升力和其它力可改变颗粒悬浮沿高度的分布,但仅用这些力（若无任何无规则运动）无法解释颗粒的弥散悬浮状态．讨论了颗粒对流动阻力的双重作用：支持颗粒悬浮的湍流脉动因引入颗粒而削弱,这是颗粒的减阻作用;颗粒增阻的一个主要机制是,流体给予颗粒的水平动量在颗粒一壁面碰撞中不断地损失．用悬浮动概念解释颗粒引起的增阻是不正确的．     

气液两相瞬变流数值计算及试验研究

在气液两相流计算中,人们通常给出气泡在液体中均匀分布的,与工程实际不符的假设,致使计算与试验结果之间相差较大。两相瞬变流计算也常看作均质的单相流来处理．本文由试验求得不同空间系数与波逐关系曲线,取消了均匀分布假设,改进了特性曲线法以适用于非均质的两相流计算,并将计算值与试验值进行比较,结果表明两者吻合得较好。     

几种水机常用金属材料的冲蚀磨损性能研究

研究了在水力机械中普遍应用的铸铁(HT200)、中碳结构铸钢(40#)、不锈钢(1Cr18Ni9Ti)和高铬铸铁(KmTBCr26)4种材料的冲蚀磨损规律,得出了材料的冲蚀磨损率随磨损时间、冲蚀速度、磨粒浓度和粒径变化的规律,同时根据观察材料冲蚀磨损表面形貌探讨了其冲蚀磨损机理.结果表明:材料的冲蚀磨损性能受到材料基本机械性能的控制,其中高硬度材料的抗冲蚀性能较好,在相同试验条件下其磨损率由大到小排列顺序为HT200＞40#＞1Cr18Ni9Ti＞KmTBCr26;4种材料的冲蚀磨损率随磨粒粒径、浆料浓度和磨粒冲击速度的变化规律基本一致,当磨粒粒径小于425 μm时,磨粒粒径对KmTBCr26和1Cr18Ni9Ti的磨损率影响很小;金属材料的组织结构对材料的冲蚀磨损性能和机理影响较大,其中KmTBCr26和1Cr18Ni9Ti的冲蚀磨损机理以脆性断裂、破裂及颗粒脱落为主,而HT200和40#的冲蚀磨损机理以选择性切削式冲蚀磨损为主.     

基于GPU加速的三阶有限体积格式管道瞬变流求解模型

为高效和高精度求解长距离输水系统瞬变流变化过程,应用三阶ENO有限体积格式求解一维管道非恒定流方程组,基于Lax-Friedrichs通量裂分法重构界面通量,上下游界面采用虚拟网格技术并结合交叉管网边界条件建立了一套高效和高精度求解管道瞬变流水锤波的数值模型。引入GPU加速技术,实现对大型输水系统的高效计算。通过特征线法、一阶及二阶Godunov有限体积格式对模型进行验证,结果表明,三阶ENO格式在极低的Courant数时也能保持较好的间断捕捉性能且无非物理振荡。同时,对Courant数的高度不敏感性,使得模型划分网格时具有高度的灵活性并能显著提高计算速度。应用GPU加速技术,发现模型在较多网格数时有明显的加速效果,且加速效果随网格数增多而显著。本文模型可为长距离输水系统非恒定瞬变过程的高效精准快速模拟预测提供理论支撑。     

CFETRƫ�����а�ĸ�����������

基于以前的偏滤器研究,提出了中国核聚变工程实验堆(CFETR)偏滤器靶板的概念设计.在最差工况下进行的热工水力分析和力学分析表明,应力和温度都在允许范围内,验证了该设计模型的可靠性.该概念模型和对其所做的分析可以为以后的工程设计提供参考.     

精确计算Bingham流体圆管层流压降及速度分布规律的新方法

Bingham(宾汉)模型情况下,多采用通用公式进行圆管层流压降的解析计算,即将Bingham模型本构方程代入粘性流体圆管层流流动通用公式进行计算,仅能得到压降的解析解.新方法结合Bingham流体本构方程与运动方程,建立有关力学平衡方程,并运用代数方程的根式解理论对圆管层流流动时的非线性方程进行求解,可直接求得Bingham流体圆管层流压降及速度流核区半径的解析解,进一步可求得圆管层流速度解析解;Bingham流体圆管层流速度的直接影响因素为流量、塑性粘度和屈服值,研究发现速度流核宽度与屈服值成正比,与流量及塑性粘度成反比,且流核的宽度越大,流核区的速度越小.     

HL-2M 主机线圈冷却系统设计和优化

用一维网络仿真和解析计算方法对HL-2M 磁体TF 线圈、PF 线圈和CS 线圈水冷却系统进行设计和计算,给出了冷却系统工程设计所需要的水力参数。通过优化冷却系统的资用压力和流量分配,得到满足子系统动力输出的最大流量为400m³•h⁻¹,最大压力为1.8MPa,满足线圈在最大流速4.5m•s⁻¹ 下热交换的要求。     

考虑空气柱的水力旋流器内流场的数值模拟

对水力旋流器内流场进行了数值模拟.旋流器内液相和气相的湍流模拟采用了雷诺应力模型(RSM),边界条件采用速度进口、压力出口.在同一工况下选用三维模型及二维简化模型、分别用VOF模型及刚盖法对空气柱进行处理,就空气柱形成、切向及轴向速度与相同条件下试验测量的结果进行比较.结果表明,三维模型计算结果较二维简化模型与实验值吻合得更好,但二维简化模型在降低精度不大的前提下大大减少了计算时间.对空气柱的处理,选用VOF模型得到的结果更准确,而刚盖法减少了计算用时.     

高炉污泥旋流法颗粒分离的数值模拟

本文采用一种简化的多流体多相流模型及雷诺应力湍流模型建立了水力旋流器内液固多相湍流流动的数学描 述,并对高炉污泥旋流分离进行了数值模拟,获得了水力旋流器内高炉污泥流动的流场及颗粒分级效率曲线,数值计算得 到的颗粒分级效率曲线与实验结果吻合很好。数值结果还表明,底流管直径较小的旋流器分离高炉污泥的效果较好。