弯曲圆管中矿浆湍流场的三维数值模拟及分析

采用三维、定常、不可压缩,时均Ｎ－Ｓ方程和混合长湍流模型,建立了弯曲圆管中矿浆流动的控制方程和模型,使用有限元法对计算区域进行了离散,并对流动方程进行了求解,为减小用有限元法计算三维湍流场的计算量而采用了加罚有限元法。     

二维方腔流动的有限元模拟

采用了Ｔａｙｌｏｒ－Ｇａｌｅｒｋｉｎ有限元法离散Ｎ－Ｓ方程，该法保留了高阶的空间离散精度，隐含了流线迎风的耗散作用，采用了压力校正法求解流场中各原始变量，推导了压力修正Ｐｏｉｓｓｏｎ方程的有限元离散格式，最后给出了二维不可压缩方腔流动计算结果。     

三维Helmholtz方程的边界点方法

将移动最小二乘近似和边界积分方程相结合,提出了求解三维Helmholtz方程内外边值问题的无网格边界点方法.该方法用单层位势理论将Helmholtz方程转化为间接边界积分方程,并用边界点法离散间接边界积分方程.由于边界积分方程中含有基本解的积分计算时会出现弱奇异,详细推导了弱奇异积分的计算方式.数值算例表明了间接边界点法求解三维Helmholtz方程的有效性.     

三维两相流数值试井模型

建立了基于混合PEBI网格的三维两相流数值试井模型，内容包括：物理模型的建立，网格剖分方法，控制方程的离散格式以及内、外边界的处理方法。用单相流双重介质和双渗介质解析解对模型的计算结果进行了验证。对3层油藏两相流试井曲线特征分析发现，多层两相流动试井曲线特征与单相流动双重介质的曲线特征相似。因此。有可能寻求一个参数关系将双重渗透介质试井问题与三维两相流试井问题联系起来，从而减小多相流试井分析的难度和多解性。径向PEBI混合网格与数值试井模型的结合应用，给出了三维两相流、有井筒存储和表皮效应的不稳定渗流产量隐式表达式。     

改进的基于特征线理论的流体力学有限元法

通过沿特征线求解动量方程,并运用局部泰勒级数展开对方程的离散进行简化,在传统的基于特征线离散的分裂算法的基础上,推导了一种精确的显式离散方法,详细给出了基于局部泰勒级数展开的特征线离散过程,并推导了有限元控制方程.通过自主研发的空间结构自动分析设计系统(简称AADS)流体模块中的三维算例计算,表明文中的分析是正确的,提出的改进方法具有较高的计算精度.     

用三维贴体网格分析柴油机缸内流动和传热

通过在计算区域与物理区域间引进一个参数区域，以双线性变换和调和方程为基础，推导出计算区域上的坐标变换控制方程。并据此提出了三维贴体网格的生成技术，建立了计算区域上流体流动传热控制微分方程的通用形式，给出了柴油机缸内流动传热的数值计算方法，实践表明，上述方法都是可行而有效的。     

宽浅式河道冷却水流动和水温分布数学模型

本文研究宽浅式河道冷却水的水力和热力数学模拟问题。对远区流场和温度场进行模拟，从粘性流体的三维运动方程出发，沿垂向进行积分，并考虑河底地形，表面风力对流场和温度场的影响，推导出平面的浅水流动方程和热输移方程以及采用伽辽金有限元法计算的流场和温度场的数学模型．     

三维中子输运方程的非结构网格离散纵标数值解法

从一阶三维中子输运方程出发，对方向变量采用离散纵标方法展开，得到一系列关于空间变量的偏微分方程，从而避免了二阶方程由于分母上存在截面，不能准确描述内含真空介质的问题．对这些关于空间变量的方程采用最小二乘有限元方法进行离散，形成的刚度矩阵是对称的，因此可以采用快速迭代方法求解．据此编制了三维中子输运方程的非结构网格离散纵标计算程序，并采用三棱柱元素和四面体元素剖分对一系列基准问题做了验算．计算结果表明，该方法能用于非结构网格，并具有较高的计算精度，对多数问题，有效增值系数的误差都小于0．3％，通量误差都小于3．0％．     

基于AMG法及多块非正交网格的三维方腔流场数值模拟

为了将AMG法与多块非正交结构网格结合起来,应用于求解基于多块格离散的三维N-S方程离散系统,针对经典算例三维顶盖驱动直方腔和45°倾斜方腔流动问题,构建了三维多块非正交结构网格系统,设计了三维N-S方程块结构网格离散系统系数矩阵CSR存贮格式;根据非正交同位网格SIMPLE耦合算法,建立了N-S方程的AMG数值求解方法,编制了用AMG法计算的三维数值仿真程序,并采用AMG法求解控制方程中所有流动参数;同已有的结果做了比较,给出了三维方腔流场内复杂的涡系图像,并对算法的有效性进行了验证.结果表明:AMG法及相关算法可用于复杂区域流动问题的数值模拟,为大规模的CFD数值模拟问题奠定了基础.     

三维两相流数值试井模型

建立了基于混合PEBI网格的三维两相流数值试井模型 ,内容包括 :物理模型的建立 ,网格剖分方法 ,控制方程的离散格式以及内、外边界的处理方法。用单相流双重介质和双渗介质解析解对模型的计算结果进行了验证。对 3层油藏两相流试井曲线特征分析发现 ,多层两相流动试井曲线特征与单相流动双重介质的曲线特征相似。因此 ,有可能寻求一个参数关系将双重渗透介质试井问题与三维两相流试井问题联系起来 ,从而减小多相流试井分析的难度和多解性。径向PEBI混合网格与数值试井模型的结合应用 ,给出了三维两相流、有井筒存储和表皮效应的不稳定渗流产量隐式表达式     

基于水气二相流的稳定饱和-非饱和渗流模拟研究

非饱和带的渗流过程实质上是水、气两种流体在土壤孔隙中相互替代的过程,因此采用水-气二相流模型求解饱和-非饱和渗流问题更加合理.根据水、空气的质量守恒定律和达西定律,结合多相流理论建立水-气二相流模型,采用高效的积分有限差分法求解,给出精确模拟水相、气相边界的处理方法.通过求解Muskat稳定渗流问题得到逸出面长度与解析解基本一致,验证了水气二相流模型的有效性;由孔隙水压力、孔隙气压力和毛细压力的分布可知,稳定渗流中气相的影响几乎可以忽略,而非稳定渗流中气相的影响有待进一步研究.     

水下并行隧道施工后行洞对先行洞的影响分析

以实际水下隧道为工程背景,建立数值模型,分析水下并行隧道后行洞施工对先行洞的影响.结果表明：后行洞施工主要影响距离该断面位置前后1.5倍洞径;后行洞施工后,围岩沉降分布形态发生变化,在左右拱顶较大,在两洞之间及两侧较小,即出现了“驼峰”;对于最大主应力,后行洞施工对靠近侧的右边墙影响较大;随着后行洞的施工,渗流影响范围逐渐向后行洞侧扩展,隧道周边渗流量的大小呈现拱顶和仰拱处的大于边墙的,而后行洞和先行洞之间的边墙渗流量大于外侧边墙的渗流量.     

三维裂隙岩体渗流广义混合模型及其应用

了裂隙岩体渗流离散模型与等效连续模型的优缺点，提出裂隙单元与岩体单元交界面上水头连续面允许流量不连续的观点，通过裂隙单元和岩体产声望财矩阵的组装，建立了三维裂隙岩体渗流主昆合模型。     

Numerical simulation of water-air two-phase flow in soil slope under water level rise condition

In order to simulate the unsteady seepage in soil slopes under water level rise condition, including water seepage and air seepage, and to investigate the influence of the capillary pressure on the slope safety coefficient, the water-air two-phase flow model was used and its solving method and definition condition were given. By the two-phase flow model, the pore air and pore water seepage of a soil slope under steady seepage and water level rise conditions were shown, and the slope stability in different cases was analyzed from the simulation results. We find that under water level rise condition, the pore air pressure in the unsaturated zone increased evidently and the capillary pressure should be considered while the pore air pressure can be neglected in slope stability analysis.     

基于ANSYS的土坝渗流分析及其应用

利用热传导和水渗流原理的相似性,采用ANSYS软件提供的热分析模块,开发编制了以总水头为因变量的多孔隙介质的饱和．非饱和渗流程序。该程序可用来模拟复杂渗流场,而且能够检查每一迭代过程的计算结果并查看收敛过程。应用该软件建立了崂山水库粘土斜墙坝模型并进行渗流计算。仿真结果表明,基于ANSYS热分析模块能够进行复杂渗流场的仿真计算,计算结果直观、真实。     

裂隙岩体核素迁移的稳态时间模型

将裂隙岩体渗流视为裂隙网络流 ,核素仅在岩体裂隙网络流中迁移 ;核素在迁移过程中同时存在吸附和解吸作用 .基于图论和单一裂隙渗流的立方定律 ,建立了裂隙岩体裂隙网络渗流模型 ;在此基础上 ,考虑核素在裂隙网络流中迁移时既被裂隙表面吸附同时又发生解吸 ,建立了裂隙岩体核素迁移的二维稳态平衡和非平衡时间模型     

河道、滞洪区洪水演进数学模型

采用有限体积法建立了适应河道、滞洪区复杂情况的洪水演进一、二维衔接数学模型构造了适合河道洪水计算的一、二维河道型网格和滞洪区二维地面型网格,网格具有多点、多面,既镶嵌又衔接的特点阻水建筑物对洪水演进速度影响较大,所以,将其模化成特殊通道,提出了洪水演进过程中渗流所造成的水体损失的计算模式．将该模型应用于大清河滞洪区,讨论了洪水边界条件,确定了模型糙率,率定了模型渗流参数．结合大清河“96．8实测洪水资料”进行了洪水演进数值模拟,分别对河道的水位、流量和滞洪区来水时间进行了模型验证,验证结果基本吻合．     

节理岩体双孔抽水渗流研究

为了研究工程中在节理岩体内双孔抽水的渗流问题,考虑不同状况条件对抽水效果的影响,通过应用UDEc建立双孔抽水离散元模型进行数值模拟,对比分析不同双孔排布、不同抽水速率对孔隙压力和流动状态变化的影响。表明抽水速率界定孔隙压力平均趋近速率:抽水孔间距影响流速;抽水孔间距和抽水速率的变化改变水漏斗半径:需要合理安排孔距。数值模拟结果与工程实际吻合,证实其可靠性。     

孔隙网络模拟渗流速度对页岩气开采的影响

孔隙网络模型是预测多孔介质流动特性的有效手段。基于页岩气藏微观孔喉参数建立了随机孔隙网络模型，并模拟了气水两相流动，通过求解模型压力矩阵方程，绘制渗流图像；通过模拟不同速度下的渗流特征，分析了水侵现象、渗流速度对气水两相渗流路径的影响。结果表明，渗流速度与驱替压差呈正相关，在渗流速度大于临界流速v_c的驱替过程中，压降梯度对渗流路径起主要影响作用，不同的渗流速度会形成不同的渗流路径，渗流路径符合分形特征；而由于较高渗流速度（大于临界流速v_c）会破坏气/水界面稳定性，因此，高渗流速度更利于水侵而降低页岩气产量；若渗流速度小于临界流速v_c，气/水界面趋于稳定，促使页岩气大量产出。     

基于水动力学理论的微观流动单元渗流数学模型

 为了研究非均质油藏内部渗流规律,反映不同开发阶段地层中流体流动规律及分布特征,揭示流场变化与储层特征间的内在联系。本文基于水动力学原理及流线簇方程,提出储层中波及范围内具有相似流动规律及储层特征的渗流区域为微观流动单元,建立流量贡献率、流动单元流量非均匀分布曲线和流量强度差异系数渗流数学模型,通过流动单元的区域流量对总产量贡献的大小进行划分,建立流动单元高速流动区与低速流动区的划分准则。通过对五点井网一个注采单元的模拟,结合流线簇方程进行表征,结果表明,高速流动区能量充足,其占整个流动单元面积的53.7%,提供了总流量的61.7%,为流量的主要贡献区域;低速流动区域占整个流动单元总面积的46.3%,只提供了总流量的38.3%。