砂岩-重烷基苯石油磺酸盐润湿性的实验研究

目的 研究石油磺酸盐对砂岩润湿性的测定方法。方法 采用Washburn方程建立了测定及计算方法。结果 通过相对润湿接触角概念的提出，得到了砂岩-重烷基苯石油磺酸盐水溶液体系润湿性的测定结果。结论 建立的砂岩．石油磺酸盐水溶液体系的润湿接触角测定方法是一简便、准确的方法。石油磺酸盐水溶液浓度的变化将对砂岩的润湿性质产生明显影响。     

土壤下渗问题的格子玻尔兹曼模拟

将一种新的格子玻尔兹曼模型(简称LB模型)应用于土壤水流下渗过程的探讨.在恰当的时间和空间多尺度化方案基础上,给出了Richards下渗方程的LB模型所对应的宏观量和平衡态分布函数形式.通过对扩散方程和线性Richards方程的分析,LB模型的模拟结果与分析解相吻合,并详细探讨了弛豫系数、网格步长和时间步长等参数对计算误差的影响.与Philips解的比较表明,该LB模型可成功应用于非线性Richards下渗方程的求解,并在计算稳定性和处理非线性等方面展现出很好的优点.     

交通流中红绿灯模型的格子玻尔兹曼模型

介绍了一种适用于交通流中红绿灯模型的两格子的格子玻尔兹曼模型.通过最大值原理证明了该模型的稳定性.数值模拟说明了模型的数值解与理论分析的间断解高度吻合,表明了该模型对处理多间断交通流问题是高效和稳定的.     

基于格子玻尔兹曼方法的自仿射粗糙裂隙渗流模拟

基于格子玻尔兹曼方法模拟研究了自仿射粗糙裂隙的渗流特征.通过连续随机叠加技术,生成了不同粗糙指数的自仿射粗糙裂隙.为验证格子玻尔兹曼方法,将格子玻尔兹曼结果与泊肃叶流解析解对比.通过格子玻尔兹曼方法与自仿射粗糙裂隙技术的结合,成功模拟了粗糙裂隙内部的流场分布,并分析了粗糙裂隙内部的渗流路径与水力等效隙宽的变化.结果表明,不均匀的隙宽分布对裂隙的流场分布影响较大;尽管两组裂隙内部的Re一致,但其最大流速有一定差异.     

基于格子玻尔兹曼方法的多型绕流数值模拟

格子玻尔兹曼方法作为一种新颖的计算流体动力学方法,能够模拟多种复杂的流体问题.本文简要介绍了格子玻尔兹曼方法基本理论与它最重要的LBGK模型及其边界条件.应用格子玻尔兹曼方法对6种不同形状的障碍物以及同一障碍物分别在3种不同雷诺数下的绕流进行了数值模拟计算,得到了多种形状障碍物绕流在同一时刻的速率分布和涡量分布;对圆柱绕流在一个脱落周期内的变化进行了分析;对棱柱在不同雷诺数下的绕流速率与涡量分布进行了对比.结果表明,格子玻尔兹曼方法计算稳定可靠,效率高,是计算流体动力学强大的数值模拟方法之一.     

蔗渣的润湿性能研究

用Ｗａｓｈｂｕｒｎ动态法测量了水和表面活性剂水溶液对蔗渣的接触角，比较它们对蔗渣的润湿性能，并进行了小榨机压榨模拟试验。结果表明，与纯水相比较，表面活性剂水溶液对蔗渣的接触角较小，润湿性能较好，同时，蔗汁的转光度升高，而蔗渣的转光度降低了。     

浅水流的格子玻尔兹曼方法

本书为现代数字技术的专著。这种科学技术是应用于具有湍流或不具有湍流的浅水流系统的格子玻尔兹曼（Bohzman）方法。这种方法只需要简单的微观方程来决定其深度和速度，而这又是基于其宏观性质。这一方法对于流体工程中的设计和处理很有效用，既可供研究和应用参考，也可用于教学。     

部分渗透格子玻尔兹曼流动及渗透率模拟计算

致密油储集岩的三维微观结构表征是一个跨越6个以上空间尺度(从纳米到米)的问题,较小尺度可达纳米级。现有的数字岩芯技术,对于该类储集岩的微观结构表征都存在一定的技术限制。因此需要使用数据约束模型(DCM)来对该类样品的微观结构进行表征。该模型可以在CT可解析尺度下预测出每个体素内各组分的体积比例分数,从而获得低于CT可解析尺度的小尺度结构信息。然而现有的格子玻尔兹曼模型难以在由DCM获得的部分孔隙体素中进行流动模拟,所以模拟结果也难以正确反映致密油的渗流特性。针对该问题,在常规的部分反弹格子玻尔兹曼模型中引入了一个定义在体素上的有效渗透系数,使得部分反弹格子玻尔兹曼模型可以对含有部分渗透体素的多孔介质进行流动模拟。文中首先利用数据约束模型(DCM)对砂岩和致密砂岩样品的微观结构进行了表征,得到了各组分在每个体素中的体积比例分数。然后利用得到的体积分数对每个体素的有效渗透系数进行了估计,并利用前面提到的改进模型对各个样品中流体的流动进行了模拟,得到了流体在各个样品中的流动速度分布。最后基于流动速度分布,对各样品的渗透率进行了计算和分析。该方法也适用于其他类型储集岩的流动模拟与分析。     

基于格子玻尔兹曼方法的碳酸盐岩数字岩心渗流特征分析

基于不同分辨率的碳酸盐岩二维扫描电镜(SEM)图片,利用模拟退火法分别建立相应的大孔隙和微孔隙数字岩心,提出一种新的叠加耦合方法,构建能反映不同尺度孔隙特征的碳酸盐岩数字岩心,利用格子玻尔兹曼方法对数字岩心的渗流特征进行分析。结果表明:模拟退火法构建的数字岩心能够较好地表征真实孔隙之间的连通特性;叠加后的数字岩心能同时描述大孔隙和微孔隙特征,其渗透率(1.64×10-3μm2)均大于大孔隙数字岩心(1.12×10-3μm2)和微孔隙数字岩心(0.036×10-3μm2),微孔隙虽然本身渗透率很低,但对提高整个碳酸盐岩数字岩心的连通性有重要作用。     

液滴在非均匀润湿表面上的动力行为

用一种改进的格子Boltzmann方法(LBM)两相流模型模拟了三维液滴在非均匀润湿表面上的动力学行为.该模型在数值精度和稳定性上都有很大改善.在几种不同的非均匀润湿表面上,分析了液滴的铺展行为和运动过程.通过对液滴分裂过程中速度场的分析,阐明了液滴在润湿梯度作用下的运动和分裂机理.     

基于 Cercignani 解的格子 Boltzmann 模型

给出用于求解Euler方程的格子Cercignani-Boltzmann方法。通过引入特征线，使在特征线上的分布函数满足Cercignani解。经线性展开，建立与标准格子Boltzmann方程的联系。特别地，考虑到平衡态分布函数在初始时可能出现的间断，给出一个很好的平衡态分布，并满足守恒条件和部分流条件。     

反应扩散问题的格子波尔兹曼模型

本文利用格子波尔兹曼方程、Chapman—Enskog展开及多尺度技术,建立了二维反应扩散问题的格子波尔兹曼模型,给出了可用于求解反应扩散系统的LBM方法。     

用于求解Poisson方程的格子Boltzmann模型

提出一个求解Poisson方程的格子Boltzmann模型.通过使用Chapman-Enskog展开和多尺度展开得到了在不同时间尺度下的系列偏微分方程及平衡态分布函数和具有三阶截断的误差修正Poisson方程.用该模型计算Kolmogorov流和Green-Taylor涡流,并与解析解进行比较,计算结果表明,数值结果与经典解析结果基本相符.     

哈密顿系统的格子Boltzmann模型

给出哈密顿系统的格子Boltzmann算法.在一个反应-扩散系统的格子Boltzmann模型中, 通过对细观参数进行控制,给出哈密顿系统所对应的平衡态分布函数, 并应用格子Boltzmann算法模拟一个简单的单摆运动行为.     

基于分子动力学模拟的钙基蒙脱石表面润湿性研究

蒙脱石作为土体中主要的黏土矿物之一,其表面的润湿性对土体膨胀机制有着重要的影响。目前已有大量的研究对蒙脱石的亲水性进行了分析,但原子尺度的润湿机制仍有待探究。以钙基蒙脱石为例,基于分子动力学模拟计算了水分子在其表面的接触角,并结合原子的径向分布函数和密度分布特征分析了水分子在钙基蒙脱石表面的润湿性。结果表明：在300 K温度下,水分子在钙基蒙脱石表面的接触角为18.03°,计算结果与前人的试验数据一致性较好;Ca-O水和Ca-H水的径向分布函数都呈现出双峰特性,而Ca-O水的第一峰位更早出现,说明水中的氧更倾向于与钙离子结合形成水合钙离子;在表面离子产生的静电场作用的诱导下,表面水中的氧原子密度分布曲线呈现多个明显的峰,形成了有序的水化分层结构,进而导致蒙脱石表面呈现出明显的亲水性。研究结果可为进一步阐明蒙脱石吸水后引发的土体膨胀破坏和水土流失等现象提供理论依据。     

基于GPGPU的LBM障碍绕流的实时模拟

基于显卡的通用计算(GPGPU)是近年来并行计算和快速绘制的热点.格子Boltzmann方法(LBM)作为流体动力学的新方法,其并行性好,常常用于基于物理的流体模拟,且具有适用于复杂边界障碍的特性,但计算较为复杂.利用GPGPU技术来加速LBM的流体计算模型,构建了基于图形处理器(GPU)的流体计算框架,实现了格子Boltzmann计算的D2Q9和D3Q15模型,并用于实时的障碍绕流模拟.     

格子Boltzmann BGK模型中的矩方程

应用Chapman－Enskog展开和多重尺度技术求取二阶、四阶粘性系数及三阶色散系数；给出Navier－Stokes方程所要求的平衡态分布函数的高阶矩形式．     

土石混合体细观渗流场的格子Boltzmann模拟

基于土石混合体中块石的CT扫描图片、颗粒流PFC软件及数字图像处理技术构建了土石混合体的孔隙结构模型,在此基础上引入介观的格子Boltzmann方法从孔隙尺度对土石混合体的渗流场进行了数值模拟,并据此分析了土石混合体的渗流特性。研究结果表明:基于土石混合体的孔隙结构模型和介观的格子Boltzmann方法,通过设置相应的边界条件可以快速有效地模拟土石混合体的细观渗流机制;与均质土体模型相比,土石混合体模型由于较大块石的存在使得其渗流通道明显减少,且通道变窄,弯折度增加,流速减小,渗透率大幅降低;土石混合体模型中水压力分布很不均匀,在块石的上下游会发生显著的压力降;块石含量、块石粒径及块石空间分布等细观结构因素对土石混合体的渗流场与渗透性能有一定的影响。     

热波方程的格子Boltzmann模型

用格子Boltzmann方法(LBM)研究热波方程, 构建了热波方程的格子Boltzmann模型, 运用该模型对一维和二维热波问题进行数值模拟, 并将LBM数值解与其他经典结果进行比较, 表明该方法可以用于模拟热波问题.