非均质低渗透油藏非线性流动数值模拟

提出一种适用于非均质低渗透油藏非线性流动数值模拟的方法.通过引入单元边界压力和速度两组物理量,在单个网格单元中构造数值计算格式,可精确地获取每个网格单元的压力梯度.以单相非线性渗流问题为出发点,详细阐述该方法的基本原理;通过数值算例验证方法的正确性和适用性.     

低渗透多孔介质非达西渗流动边界界面追踪

基于低渗透多孔介质非达西不稳定渗流的动边界数学模型,推导动边界移动速度的微分表达式,揭示动边界移动速度与动边界上地层压力关于径向距离的二次导数成正比;由此利用拉格朗日三点插值公式求得动边界附近控制方程的有限差分格式,并对下一时刻动边界的精确位置进行追踪.有限差分方法的数值结果表明界面追踪法可较好地反映低渗透多孔介质非达西不稳定渗流动边界的移动规律.     

基于模拟有限差分法的水驱油藏渗透率时变数值模拟

针对高含水油田注入水的长期冲刷导致储层物性参数逐渐变化从而影响油田开发及剩余油分布预测的问题,提出一种基于模拟有限差分法的水驱油藏渗透率时变模拟方法。首先拟合现场油井试井渗透率,建立通过冲刷时间表征渗透率的时变模型,然后对模型采用模拟有限差分法进行离散并采用IMPES方法对其求解,最后分析不同渗透率倍数对剩余油、压力、流线分布和开发效果的影响。结果表明：考虑渗透率时变后,水窜加剧、波及系数减小、开发效果变差。与传统的油藏描述方法相比,该方法符合水驱油藏的实际情况,能够为水驱油田后期深度挖潜提供帮助。     

基于有限体积虚拟区域方法的两相流动直接模拟

为提高计算效率，提出有限体积法离散下的虚拟区域颗粒两相流动直接模拟方法.在控制方程中加入相应的虚拟区域源项，保证了颗粒内部的刚体运动特性.该源项中含有颗粒信息部分及流体信息部分.在每次迭代后，对源项中的流体信息部分进行更新，从而更好地保证颗粒内速度的刚体分布.计算静止颗粒圆柱绕流及单个颗粒的沉降过程，验证了算法的准确性.     

两相壁面射流PDF方程有限分析方法及数值模拟

提出求解位置-速度相空间中高维两相流PDF(probability density function)方程的有限分析方法,将位置-速度相空间颗粒PDF方程约化到速度空间,并解析求解,颗粒的位置PDF用轨道方法求解.对壁面射流两相流动进行数值模拟,并与颗粒雷诺应力轨道方法进行比较计算,结果优于颗粒雷诺应力轨道方法.     

二维二相不规则网格的油藏数值模拟

本文采用不规则网格的差分方法,对平面油水模型进行了数值模拟,并用IMPES方法计算了两个实例。例1的计算结果与精确解吻合良好,比Pedrosa的局部加密网格法使用的网格数少而且计算更简便。例2为矩形网格难以计算的问题,应用本文方法也得出了较好的结果。这表明本文的不规则网格差分方法是可靠而简便的,它可以有效地应用于复杂外边界和复杂地层结构的油藏模拟问题。     

高精度有限差分在湍流直接数值模拟中的应用

本文采用高精度有限差分法对矩形管道内充分发展湍流换热进行了直接数值模拟,湍流雷诺数Rer和普朗特数分别为400(Rem=6200)和0.71,压力泊松方程分别采用两种不同的离散格式(二阶和四阶中心差分离散).结果表明,同二阶中心差分格式相比,高精度有限差分可以在较少的网格下得到较好的结果;压力泊松方程采用四阶中心差分或二阶中心差分对计算结果的影响甚小,但采用二阶中心差分时,可以节省大量的计算时间.     

方形分离器内气固两相流动的数值模拟

本文采用颗粒随机轨道模型，并与ｋ－ε模型及应力代数模型相结合，对方形分离器内的三维气固两相流动进行了数值模拟，气相计算得到了与实验结果基本一致的湍流流场，两相计算得出了与实验基本符合的分离器分离效率曲线。计算结果表明，在方形分离器内的旋风流动计算中，ｋ－ε模型及应力代数模型均得到比较合理的结果，并与实验符合较好；两相流动的计算初步分析了方形分离器的分离性能及分离机理，得到对工程设计有指导意义的结论。     

非等温气固两相各向同性湍流的直接数值模拟

本文对非等温气固两相各向同性湍流中颗粒及颗粒所见流体温度的统计行为进行了直接数值模拟研究,系统地讨论了颗粒惯性的影响。对于Tp/Tk<1的颗粒,其温度脉动随惯性增大而减弱;对于Tp/Tk>1的颗粒,其趋势相反。颗粒及颗粒所见流体温度的自相关都随颗粒惯性的增加而减弱,而且随颗粒惯性的增加,颗粒所见流体温度的自相关比颗粒自身温度的自关联下降得快。     

基于相场方法的孔隙尺度油水两相流体流动模拟

基于真实岩心颗粒粒径分布,利用过程法构建疏松砂岩油藏的三维孔隙结构模型,利用相场方法建立两相流体流动数学模型并利用有限元方法进行求解,研究驱替速度、流体性质、润湿性对剩余油分布以及采出程度的影响.结果表明：驱替速度的增大和油水粘度比的减小会导致较大的毛管数,进而有利于采出程度的提高;就润湿性而言,水湿条件下毛管力是水驱油的动力,而在油湿条件下是阻力,因此水湿岩心采出程度更高.同时,从孔隙尺度对油水渗流机理及剩余油分布机理进行揭示,结果表明：由于多孔介质的复杂孔隙结构,流体在流经不同孔隙时呈现不同的流动特征,进而对油水两相流整体的压力分布、流速分布造成重要影响.     

间断有限元方法在弹尾超音速喷流计算中的应用

采用间断有限元方法对超音速无粘喷流流动进行数值模拟.将二维双曲守恒方程的间断有限元方法发展到轴对称Euler方程,并就某导弹尾部超音速伴随射流进行数值计算.计算结果与实验照片反映的流动特征吻合较好,与高精度、高分辨率TVD格式的计算结果相比,间断有限元方法的计算结果在轴线反射点附近具有较高的分辨率,表明该方法对激波具有较强的捕捉能力,在激波阵面上不会产生振荡或抹平间断现象.     

基于紧致差分格式的高效时域有限差分算法

探讨一种基于紧致差分格式的高效时域有限差分算法(high-order compact-FDTD),该方法不仅提高计算精度,而且网格结点少、内存使用率和CPU时间大为降低.利用紧致格式FDTD方法实现无耗波导系统及光子晶体光纤中电磁波传播的数值模拟.通过计算实例验证算法的高效性.     

紧致方法对流动换热及静态分岔的模拟

发展了基于投影法的紧致方法求解流动换热问题,对顶盖驱动流和侧壁加热的方腔内自然对流换热问题进行了数值模拟。与其它传统方法相比,紧致方法能在较少的网格结点下获得精度较高的计算结果。进一步,采用所发展的紧致方法对不同工况下的Rayleigh-Benard对流及其静态分岔现象进行了数值模拟。数值计算结果表明当长宽比变大时,底部努塞尔数会有小幅度增加。当长宽比为8时,用所发展的紧致方法不同的初场可以得出三种不同的流场和温度场。与基于QUICK格式的SIMPLE算法相比,所发展的紧致方法可以多预测一种静态分岔现象。     

柔性管内油水环状流流动结构数值模拟

海洋中柔性管道受到外界猛烈撞击,撞击物的不同会导致管道内流道结构发生不同的改变.为探寻流道结构变化对环状流动结构的影响规律,采用N-S方程和湍流模型描述流体运动,用VoF模型与CSF模型追踪油水界面,建立数值方程与分析模型,分析流道不同形式的结构变形、不同程度变形和不同流速下油水环状流在管内的湍动能和漩涡结构演变,及环状流流型的演变和压力场的演变.分析结果表明:凹陷变形程度越大,漩涡的强度及面积越大,V形变形影响远大于○形变形影响,环状流的流型发生改变时仍然保持着水相包裹油相的稳定状态,最大压缩区域的油水界面压强也随之增大,且增速变大.所得结论对研究油水环状流在柔性管道运输中的稳定性具有一定指导意义.      

基于平方根算符的2维广角有限差分波束传播法

有限差分波束传播法 (FD BPM)是模拟光在光波导器件中行为特性的重要数值方法 ,它的模拟精度决定于它的帕德 (Pad啨)展开阶数以及计算步长 ,阶数越高或计算步长越小精度就越高 ,但是计算时间就越长。为了在比较低的阶数和适中的步长下获得较高的计算精度 ,从平方根算符出发 ,运用了一些试探性的展开方法对平方根算符进行处理 ,得到 3种 2阶广角波束传播法计算公式 ,数值计算表明这些公式比传统广角波束传播法的 2阶计算公式具有更高的精度 ,而且可以将该试探性处理方法推广到更高阶的广角波束传播法。     

用拉普拉斯变换差分法求解试井分析中的一维渗流问题

结合拉普拉斯变换和有限差分法给出求解试井分析中一维渗流问题的拉普拉斯变换差分法:首先对渗流方程采用拉普拉斯变换消去时间变量得到拉普拉斯空间数学模型,采用有限差分法求解拉普拉斯空间数学模型,最后通过拉普拉斯反演算法得到井底压力或产量.通过与有限差分法结果和解析解对比,拉普拉斯变换差分法比有限差分法计算误差小.虽然单步计算耗时长,但计算任意时刻结果时对空间网格的适应性和不依赖其它时刻计算结果的特性使得拉普拉斯变换差分法在试井分析中有非常好的应用前景.     

基于离散裂缝模型的裂缝性油藏注水开发数值模拟

针对目前裂缝性油藏数值模拟方法存在的问题,基于单裂缝等效的概念,建立离散裂缝模型.对宏观大裂缝进行显式降维处理,在保证高计算效率的同时能够真实地反映裂缝对整个油藏流体流动的影响.详细阐述模型的基本原理,基于Galerkin加权残量法推导有限元数值计算格式,实现二维问题的数值模拟,通过算例验证模型和算法的正确性.以此为基础,分析裂缝对注水开发效果的影响.计算结果表明,对于裂缝发育程度不高尤其是当油藏中存在数条控制着流体流动方向的大裂缝时,离散裂缝模型具有很好的适用性.