热流体循环防蜡工艺数值模拟及参数优选

依据能量守恒定理和传热学原理建立热流体循环采油工艺中产液和热流体温度分布的数学模型,依据方程组的半隐式边界条件,结合单点打靶原理,提出一种高效准确的求解方法。以循环流量或注入温度最低为目标,以产液温度不低于析蜡温度为约束条件,建立井筒热流体循环工艺的优化模型,并引入打靶原理对优化模型进行求解。结果表明:新求解方法克服了多点打靶法或共轭函数法的数值不稳定和失真、二分法费时以及差分方程迭代法精度较低的缺点;在计算上大大节省了数值模拟及参数优化设计时间,在工艺上实现了最佳技术经济指标。     

稠油井闭式热流体循环井筒温场计算与抽油杆柱设计

采用数值解法求解稠油井闭式热流体循环井筒温场.提出了改善循环效果的措施.采用节点分析法计算抽油杆柱内的应力分布,根据抽油机、杆工作条件评价热流体循环井筒降粘效果,提出了稠油井抽油杆柱设计步骤,对几种常用抽油杆柱设计方法进行了评价.     

井筒热流体循环的数学模型及其解析解

井筒热流体循环是适用于开采高凝固点、高粘度原油的一种实用技术。它的数学模型是具有半隐式边界条件的常微分非线性方程组。通常使用的打靶法和共轭函数法不太适合于求解该方程组。在研究中,我们得到了其解析解,并讨论了参数处理和程序设计等应用中遇到的问题。本方法可用于油田开发方案设计和将低温核供热堆应用于油田的可行性研究。     

利用改进的遗传算法求解非线性方程组

提出一种改进的求解非线性方程组的浮点遗传算法,算法通过把非线性方程组的求解问题转化为约束优化问题,然后将局部搜索信息引入遗传算法,通过改进的变异算子不断调整搜索区域,最终搜索到含有最优解的区域,再利用局部搜索信息提高解的精度.数值实验结果表明,改进后的浮点遗传算法具有较好的全局优化能力和局部搜索能力,且提高了求解的速度和解的精度.     

基于最优化原理的热流体循环数学模型求解方法

井筒热流体循环采油工艺的数学模型是一种具有半隐式边界条件的非线性常微分方程组边值问题,采用打靶法或共轭函数法求解时会出现数值不稳定和结果失真,基于二分原理的隐式条件显示化方法计算时又较为费时,应用有限差分方程迭代求解时虽然节省时间但精度较低.为提高运算速度和改善结果精度,依据方程组的边界条件提出一种以待求初值为设计变量,由结果误差构造目标函数并求其最小值的直接最优化算法.通过几个典型算例对本文方法和文献已有解法进行了考核,分析比较了不同方法的计算精度和CPU运算时间,结果表明本文方法是高效准确的.     

求解非线性对称方程组的范数下降算法

针对非线性对称方程组求解问题,提出了一种具有回溯线搜索技术的修正方法,该方法不仅具有下降性质而且在适当的条件下具有全局收敛性。数值结果表明该算法对非线性方程组问题是有效的。     

一种求解大规模方程组的修正Dai-Yuan共轭梯度法

设计一种针对大规模非线性方程组的修正DY共轭梯度算法.该算法的搜索方向不仅自动满足充分下降条件,而且属于信赖域.在适当条件下,可以证明新算法是全局收敛的.初步的数值实验表明新算法可以有效求解大规模非线性方程组.     

求解非线性单调方程组的修正 三项PRP投影算法

针对求解大规模非线性单调方程组问题,克服其他算法计算复杂、存储量需求和计算量大等不足,基于经典PRP(Polak-Ribière-Polyak)共轭梯度法,设计了一种新的搜索方向公式,结合单调线搜索技术和投影算法,提出一种修正三项PRP投影算法.新算法具有充分下降性和信赖域特征等优点,在适当的条件下新算法具有全局收敛性.初步数值试验结果表明,新算法对选取的测试问题上是有效的,数值表现总体上优于经典PRP共轭梯度法,适合于求解大规模非线性单调方程组.     

带有梯度信息的遗传算法在求解非线性方程组中的应用

提出一种改进的求解非线性方程组的遗传算法.将梯度信息引入遗传算法,通过改变高斯变异参数不断调整搜索范围,逐渐搜索到包含最优解的区域,利用梯度信息提高解的精度.数值模拟结果表明,改进后的算法具有较强的局部搜索能力和全局优化能力,能够提高求解的精度与速度.     

加热开采稠油工艺的探讨—井筒中的热流体循环

沿井筒的温度分布对高粘度、高含蜡原油的生产具有很大的意义。热流体循环将提高井筒中的温度水平并改善原油的流动性。本文提出了几种不同的循环方案并根据传热计算作了探讨,得到了热流体循环量、热物性、循环深度和初温度对温度分布的影响。     

耗散粒子动力学在流动数值模拟中的应用

对耗散粒子动力学方法在流动问题中的应用进行了理论及数值研究，给出了耗散流体粒子运动的控制方程组、边界条件、数值方法及随机数据统计方法等．提出用固壁粒子层结合流体粒子反弹运动的方法来处理固壁边界有滑移流动边界条件，有效地消除了目前耗散粒子动力学及分子动力学模型在固壁附近的粒子密度波动问题．利用该方法编程计算了2类流动问题：方腔驱动流动与泊肃叶流动，计算结果与现有的理论及数值结果比较吻合，验证了所采用的数学模型、计算方法在流动数值模拟中的可行性及潜在优势．     

热流固耦合动态边界理论研究

基于Biot理论,推导了考虑热渗流作用的热流固耦合问题的基本方程,建立了本问题的热渗流模型,给出了所考虑问题的热流体动力弥散分布概率及各项系数的表达式,进一步建立了微压热液体位移场,讨论了热流体动力弥散因素对多孔介质边界的影响,建立了描述多孔介质的动态边界方程,针对不同的外部因素,分别建立了4种边界模型,并进行了动态模拟.     

气体放电中等离子体流体模型的级数解

数值模拟技术已成为低温等离子体研究的一种有效方法,然而由于耦合性极强的电子、正负离子方程组＂刚性问题＂的存在,使模拟计算受到很大限制,这是等离子体模拟所面临的困难.本文针对气体放电中多离子等离子体流体模型,考虑正负离子、电子间的相互碰撞作用及正负离子、电子的产生消耗和迁移扩散问题,对一般初始边界问题,基于分离变量法,导出了一维形式的正、负离子、电子密度随时间空间变化的级数解,获得了气体放电过程中正、负离子、电子密度时空分布一维形式的解析表示.由于研究的出发点是基于一般形式的带电粒子及电势边界条件,并未涉及具体的电极上电压施加方式,因此本方法不仅适用于直流放电过程而且还适应于交流放电过程.     

三维数值波浪水池技术与应用

建立了用于波浪-结构物相互作用数值模拟的三维数值波浪水池．应用VOF方法对粘性流动的基本方程进行数值求解并描述其自由表面，水池计算域的一侧使用数值造波机条件产生斜入射波浪，其下游开边界联合使用辐射条件和局部强迫衰减，侧向边界使用周期性条件使斜向波浪透过．数值试验表明，所建立的三维数值波浪水池产生和传播波浪具有良好的重复性和稳定性，应用于海洋结构物波浪荷载的确定也是可靠的．     

油藏热流固耦合渗流问题的有限元方法

提出了一种有效实用的求解油藏热流固耦合渗流问题的数值计算方法。该方法以有限元法为主,结合有限差分法,用有限元法求解耦合温度场方程和岩石耦合变形方程,用有限差分法求解流体耦合渗流方程,发挥有限元法网格技术和单元划分灵活的特点及处理复杂的油藏边界优势,兼顾了有限差分法在流场分析方面的成熟应用,使复杂的热流固耦合数学模型得以完整求解,取得了单由有限元法或有限差分法难以取得的效果,是一种新型的油藏数值模拟方法。     

功率键合图法在血液循环系统计算机仿真中的应用

根据生物流体系同工程流体系统所具有的相似性，将功率键合图建模方法应用于人体血液循环系统的计算机仿真当中，对一个简化的人体血液循环系统模型进行了仿真研究，所得仿真数据同基本的生理规律符合较好，为生理医学仿真提供了一种易于理解和统一的建模方法。     

Numerical analysis and centrifugal modeling of LNAPLs transport in subsurface system

The transport of non-aqueous phase liquids (NAPLs) in unsaturated soils and groundwater is an important research topic in geo-environmental engineering. In this paper, the mechanism of light NAPLs (LNAPLs) transport in subsurface system is briefly introduced, and the mass transport equations, fluid flow equations, and the constitutive model of relative permeability - saturation - capillary pressure are discussed. Then the numerical method is introduced to simulate the multiphase flow problems in porous media, and the tempo-spatial distribution of LNAPLs is obtained. Moreover, different boundary conditions are employed in numerical simulation to investigate its effect on transport behavior. To verify the numerical data, centrifugal tests are conducted to model the LNAPLs migration in unsaturated soils and groundwater. The calculation results are agreeable with the experimental findings of centrifugal modeling, which indicates that LNAPLs from leaking point move downwards due to gravity force, and form a high concentration zone above the capillary fringe, and then spread out laterally along the groundwater table. Some LNAPL enters groundwater system to further migrate. The combination of numerical simulation and centrifuge modeling can be a useful means to study the transport behavior of LNAPLs in subsurface system.     

Numerical simulation of unsteady turbulent flow through a Francis turbine

This paper introduces the 3D numerical simulation of unsteady turbulent flow in the entire flow passage of a Francis turbine with computational fluid dynamics (CFD) technology. The boundary conditions have been implemented based on the 3D averaged Navier-Stokes equations. The governing equations are discreted on space by the finite volume method and on time step by the finite difference method. The 3D unsteady turbulent flow in an entire Francis turbine model is calculated successfully using the CFX-TASCflow software and RNG k-ε turbulence model. Transient flow fields are simulated in the spiral case, the distributor, the runner, and the draft tube for the optimum operating condition. Meanwhile, the velocity and pressure at any points in the flow fields can be obtained so as to provide the great value on the performance prediction. By means of the numerical simulation in a flow field, it is verified that every component in a Francis turbine model is designed reasonably. The basis for the further researches on hydraulic turbines is also built.     

化学驱模型中压力方程的交替方向解法改进

以国内外化学驱数值模拟的主要数学模型为基础,提出了相压力方程的改进的交替方向迭代算法。构造了三维抛物方程的交替方向迭代格式,并对于油藏数值模拟模型中常见的第二类边界条件以及实际地质模型中强非均质的情况,提出了新的迭代参数计算方法。基于胜利油田自主知识产权化学驱数值模拟软件SLCHEM进行了算法的代码实现,通过实际矿场模型的算例测试表明,新构造的交替方向迭代算法相比原来的预处理共轭梯度类算法提高计算速度16%以上,计算精度满足矿场应用要求。     

二维水库水流泥沙数值模拟

根据水库的水沙运动特点及库区地形条件,考虑悬移质和推移质运动,建立了二维水流泥沙数学模型。网格单元用拉普拉斯方程和代数方法生成,模型方程用有限元法离散求解。利用水槽试验资料和水库实测资料进行模型验证和稳定性分析,结果表明：计算的断面流速分布、流场和河床变形与实测结果基本吻合。