基于功能原理的有杆抽油系统的数学建模及诊断

针对在原油开采中广泛使用的有杆抽油系统,分析悬点运动规律,根据悬点处的实测位移数据和荷载数据,绘制悬点示功图.通过Fourier级数展开和有限差分两种方法求解Gibbs模型,将悬点示功图转化为杆上任意点的示功图,由此确定地下深处的泵功图.建立了基于泵功图曲线曲率及其变化率的特征信息提取模型和面积判别模型,提取泵功图特征信息,进行油井产量预测与混入气体故障诊断.建立了基于抽油杆重力与浮力作用原理分析的两种改进Gibbs模型,同时基于建立的能量守恒的阻尼系数计算模型对阻尼系数进行了求解.     

基于Gibbs模型的有杆抽油系统泵功图的研究

有杆抽油系统是油气田开发中占主导地位的采油设备,而泵功图的确定对于判断井的工作状态具有重要意义.从Gibbs方程出发,建立了泵功图的求解模型;通过数据的预处理、数字化图版及MATLAB编程等方法,将悬点示功图转化为井下泵功图;利用有效冲程法和面积法建立了产量计算模型,通过比较推荐使用有效冲程法.同时,对比于常规的诸多假设下推出的阻尼系数,从方程本身和数据的利用出发,用差分反解得出阻尼系数,很好地避免了因假设带来的不完备性,从而较好地指导实际应用.     

有杆抽油系统的数学建模及诊断

以有杆抽油系统作为研究对象,定量描述了四连杆结构抽油系统中光杆悬点的运动规律,给出了悬点在一个冲程中的位移函数、速度函数、加速度函数的表达式.分析利用Gibbs模型将题中给出的悬点示功图转化为泵功图,并利用泵功图对附件1、2中的油井产液量进行估算,最后理论推导了阻尼系数计算方法.     

二维热传导方程的三层显式差分格式

对二维热传导方程构造了一个稳定的三层显式差分格式求其数值解,其背景源于高维热力学反问题迭代算法中对正问题小计算量算法的需求。首先建立一个含参数的一般差分格式去逼近微分方程,并得到了最优截断误差。然后导出了参数应满足的条件以保证差分格式的稳定性。最后给出了数值的例子并和其它算法进行比较,说明了格式在精度上的有效性和计算量上的优越性。     

基于示功图理论的有杆泵采油产液量计算

针对油田有杆抽油系统,利用Gibbs一维带阻尼的波动方程数学模型将悬点示功图转化为泵功图,并提出了两个估算油井产液量的数学模型.经实际数据验证表明,泵功图相对于悬点示功图向下平移了一段距离,消除了抽油杆柱对抽油泵工况分析的影响;两种产液量估算模型能较好的估算油井产液量;具有一定的适用性和可靠性.     

一类多维非线性反应扩散方程有限差分格式的稳定性问题(英文)

本文研究了一类多维线性反应扩散方程差分格式的稳定性.利用量未知元方法,建立了具有增量未知元的有限差分格式;然后利用非线性Galerkin方法,得到该差分格式的稳定性条件.通过对该格式的稳定性分析,说明和经典的差分格式的稳定性相比较,带有增量未知元的有限差分格式的稳定性得到了提高.     

Black-Scholes期权定价模型的五点式混合差分方法

研究了欧式看涨期权定价问题的差分方法,将Black-Scholes方程等价代换为标准抛物型偏微分方程,在时间方向上采用前、后差商,空间方向上采用五点差分格式,再引入参数θ建立一个稳定的混合差分格式.根据Von Neumann条件证明了该格式的稳定性及收敛性,并通过数值计算的实际应用,结果表明该算法适用于到期日较长的期权...     

关于热传导方程半离散差分格式的一个注记

本文研究了热传导方程初边值问题的半离散化差分格式直接解算法.分别从Dirichlet和Neumann边界条件出发,直接由空间差分格式导出与时间相关的一阶常微分方程组,随后通过正/余弦变换获得了原方程的半解析解,并给出了相关收敛性分析.并对中心差分格式和紧差分格式的精度差异,通过矩阵特征值理论给出了相关原因分析.另外,对于二维热传导方程初边值问题,应用矩阵张量积运算,该直接解算法可直接演变成二重正(余)弦变换.该方法由于不涉及时间上的离散,从而具有较好的计算效率.     

CEV过程下回望期权定价的高精度收敛差分算法

主要研究了CEV过程下一类回望期权的定价的数值解法问题.首先对期权价格所满足的微分方程中的空间变量进行半离散化处理,得到了具体的半离散化差分格式,然后证明了该差分格式具有稳定性和收敛性.数值试验表明本文算法是一个稳定收敛的算法.     

非饱和水流问题的迎风差分法及其数值模拟

本文考察了非饱和水流问题模型方程的守恒型迎风差分法.我们基于有限体积方法建立的非饱和流动的守恒形式,分别提出了一阶和二阶迎风差分格式,并对差分格式进行了误差估计,给出了收敛性定理.最后,数值模拟验证了计算格式的有效性.     

扩散方程一种无条件稳定的保正并行有限差分方法

本文针对扩散方程提出了一种保正的并行差分格式,并且这个格式为无条件稳定的.我们在每个时间层将计算区域分成许多个子区域以便于实施并行计算.格式构造中首先我们使用前两个时间层的计算结果在分区界面处通过一种非线性的保正外插来预估子区域界面值.然后在每个子区域内部使用经典的全隐格式进行计算.最后在界面处使用全隐格式进行校正（本质上这一步计算是显式计算）.我们给出了一维与二维情形下的保正并行差分格式,并相应的给出了无条件稳定性证明.数值实验显示此并行格式具有二阶数值精度,而且无条件稳定性与保正性也均在数值实验中得到验证.     

CEV跳-扩散模型中期权定价研究

考虑了CEV与Kou双指数跳-扩散组合模型中的期权定价问题.首先,运用Ito公式和期权定价的无套利原理,得到了模型下期权价格所满足的偏积-微分方程.然后,运用中心差分和Lagrange线性插值,分别对偏积-微分方程中的微分项和积分项进行离散化处理,再由Euler法,最终得了偏积-微分方程的有限差分格式,并且对差分方法的误差和收敛性进行了分析.最后数值实验验证了该算法是一个稳定且收敛的算法.     

模型燃烧室冷态流场的数值研究

本文采用α-ε湍流模型对模型燃烧室内湍流冷态流场进行了数值分析.采用混合差分格式和SNIP方法进行数值求解.得到了燃烧室内回流区再附长度及速度分布的数值解.计算结果与有关文献的实验数据吻合较好.本文的工作可以作为建立突扩型燃烧室计算模型的基础.     

具有边梁加固的板弯曲问题的变分-差分方法研究

具有边梁加固的板的弯曲问题,其平衡方程模型为四阶椭圆型偏微分方程的边值问题,其中的自然边界条件涉及到了沿板边的切线和法线方向的高阶导数,对于非均匀、变厚度的板,该问题还具有"变系数"的特点.由问题的变分模型入手,应用变分-差分方法构造了该边值问题的一个差分格式.由于该方法能够结合平衡方程模型中的边界条件以消除沿板边的高阶导数项,因而,所得差分算子仅仅依赖于板面网格结点,并且保持了差分算子的对称、正定性质.同时,将已得算法在计算机上进行了数值模拟,并与现有文献进行了对比计算.结果显示本文所给出的算法具有较高的精确度,该算法将可用于定量地揭示板与边梁之间相互作用的规律,为工程设计提供参考依据.     

解抛物型方程的一族高精度隐式差分格式

构造了求解一维抛物型方程的一族高精度隐式差分格式.首先,推导了抛物型方程解的一阶偏导数在特殊节点处的一个差分近似式,利用该差分近似式和二阶中心差商近似式用待定系数法构造了一族隐式差分格式,通过选取适当的参数使格式具有高阶截断误差;然后,利用Fourier分析法证明了当r大于1/6时,差分格式是稳定的.最后,通过数值试验将差分格式的解与具有同样精度的其它差分格式的解和精确解进行了比较,并比较了差分格式与经典差分格式的计算效率.结果说明了差分格式的有效性.     

定数截尾下Burr-Ⅻ分布参数贝叶斯估计的混合Gibbs算法

利用混合Gibbs算法(Gibbs抽样与Metropolis算法混合)给出了定数截尾样本场合Burr-Ⅻ分布参数的贝叶斯估计,通过Monte-Carlo模拟,考查贝叶斯估计的均值、均方误差及参数的可信区间,并给出混合Gibbs抽样过程中相应参数的轨迹图、直方图及自相关系数图.结果表明:在定数截尾样本场合,用混合Gibbs算法求Burr-Ⅻ分布参数的贝叶斯估计得到了比较满意的结果,算法可行、稳定、有效.     

双币种期权定价模型的一个新ADI并行差分方法

双币种期权是一种重要的金融衍生产品,其定价模型是一个含有混合导数项的二维Black-Scholes方程,研究它的数值解法有着非常重要的理论意义和实际价值.本文给出求解双币种期权定价模型的基于Craig-Sneyd分裂法的一个新ADI差分方法(C-S ADI),该方法首先将二维B1ack-Scholes方程分裂为两个一维方程和一个含有混合导数的二维方程,然后分别对一维方程构造半隐式格式,对含混合导数的二维方程构造显式格式进行计算.C-S ADI差分方法具有以下优点:并行性,无条件稳定性,收敛性及空间二阶、时间一阶的计算精度.理论分析与数值试验表明,相比于经典的Crank-Nicolson差分格式和已有的基于Douglas Rachford分裂法的ADI差分格式(D-R ADI),本文格式计算精度更高,并且由于其具有天然的并行特性,本文格式比串行的Crank-Nicolson格式节省了近1/5的计算时间,证实了该方法对求解双币种期权定价模型是有效的.     

基于气体运动论的差分算法对管道流动数值研究

从分析研究求解Boltzmann模型方程的气体运动论数值计算方法特点出发,设计了几种求解离散速度分布函数不同精度的差分显式与隐式气体运动论数值格式.通过对不同Knudsen数下一维非定常激波管内流动、二维槽道流问题计算研究与应用测试,分析了不同差分格式数值离散效应对计算结果的影响,研究讨论了提高气体运动论数值算法计算效率的途径和差分离散处理所适用的计算准则等问题.     

二维非线性Schr(o)dinger方程的辛与多辛格式

对满足周期边界条件的二维非线性Schrödinger方程,运用中心差分对该方程进行空间离散, 得到一个有限维Hamilton系统,然后用隐式Euler中点格式进行时间离散得到其辛格式. 针对该方程的多辛形式, 运用有限体积法离散,得到一种直平行六面体上的中点型多辛格式. 用所构造的辛与多辛格式对二维非线性Schrödinger方程的平面波解和奇异解进行数值模拟,结果验证了所构 造格式的有效性. 最后, 根据计算结果,对两种格式进行了分析和比较.       

一个改进的三阶WENO-Z型格式

在WENO-Z型格式框架下,基于高阶全局光滑因子,在非线性权建立过程中引入参数,通过收敛性分析确定参数取值范围,兼顾精确性与不振荡性,得到参数最佳取值.最终得到一个低耗散、高分辨率的三阶WENO差分格式,该格式在函数一阶极值点处仍保持预期三阶精度.最后通过精确解算例验证了格式在各种类型极值点处精度恢复情况,并通过一、二...