粘弹性流体偏心环空螺旋流的速度分布

聚驱螺杆泵采油井产出液是含有聚合物水溶液的油水混合物,这种产出液在螺杆泵采油井的抽油杆和油管所形成的环空中的流动可视为粘弹性流体偏心环空螺旋流。本文在利用变系数二阶流体描述粘弹性流体流变性的基础上,建立了粘弹性流体偏心环空螺旋流的控制方程。利用有限差分法对上述控制方程进行数值求解,得到了该流动的轴向速度、切向速度分布,并分析了环空内管自转速度、偏心度及压力梯度对轴向速度和切向速度的影响。     

浅层震动波传播特性模型分析

依据震动波的振幅和频率衰减吸收特性,分别以Maxwell、Kelvin-Voigt和标准线性粘弹性介质为震动波传播介质,建立了这三种介质中震动波的传播特性模型。通过实验,计算比较三种模型预测波形与实测波形的相似系数,验证了建立的三种模型的描述效果可以用来描述浅层震动波传播特性。     

重力波波包在水平风场中非线性传播的数值模拟--Ⅱ.水平风场为非均匀风场

采用全隐欧拉格式(FICE)对重力波波包在非均匀风场中的三维非线性传播进行了数值模拟,给出了波包在三维空间中非线性传播的过程．分析了重力波的传播特性及风场对重力波传播的影响．计算结果表明：波振幅随高度的增加而增长．但比线性条件下的指数增长要慢;重力波在剪切风场中非线性传播时垂直波长随高度的增加而减小。     

含蜡原油再启动过程流型分析

为研究含蜡原油管道再启动过程,分析了压力沿管道的传播、原油的屈服、黏度由初始状态裂降至平衡状态和管道的清管四过程。根据流体连续性方程、运动方程及流变性方程,建立压力、流变性及剪切力相互耦合的再启动数学模型。该模型考虑含蜡原油的压缩性、屈服应力及沿管道位置和时间变化的流变性影响。停输后原油的流变性方程采用宾汉模型,并考虑屈服应力的逐时变化。模型分析中考虑了层流和紊流的变化,通过数值模拟给出计算结果,此模型更接近于含蜡原油再启动的真实情况。     

线粘弹性体的模型识别

为识别粘弹性介质的本构模型，建立了线粘弹性的波动方程，并给出了一维问题线粘弹性波的简谐解和识别方法，这在理论和实用上都有重要意义。     

计算可压缩流体流动的LB多速度模型

建立了用于计算可压缩流体流动的三速度六角形ＬａｔｔｉｃｅＢｏｌｔｚｍａｎｎ模型，此模型要求粒子碰撞过程不仅满足质量和动量守恒，而且满足能量守恒．确定了此模型平衡态的形式，导出了此模型对应的宏观质量、动量和能量方程．此模型可用于计算具有温度变化的空气动力学问题．给出了一维压力波传播问题的计算结果．     

油藏渗流过程中孔隙弹性模型的分析与修正

将油藏宏观渗流场与弹性波场耦合,改进孔隙弹性模型控制方程,揭示低频波动采油技术的动力学作用原理。基于低频波动采油试验机制、Biot理论模型,通过区分低渗开发储层波动采油应用时的流体渗流状态、弹性波传播方向与经典孔隙介质弹性波传播理论模型的差异,并考虑持续变化的压力对耦合物性参数的影响,建立饱和单相渗流流体孔隙介质弹性波传播理论模型,对孔隙介质弹性波传播理论模型的流体耦合运动方程、状态方程(包括骨架孔隙度和流体黏度变化)、边界初始条件进行修正,给出修正模型的计算流程,并利用算例分析验证修正模型的适用性。结果表明,低渗储层低频波作用关于孔渗的敏感性变化规律与常规试验认识一致,低频波动采油效果在低孔、低渗储层中具有较好的适用性,增渗、增压效果明显,说明修正模型揭示低频波动采油机制具有有效性。     

海洋环境参数对Scholte波特性的影响

采用半无限海底的Scholte波模型并将其推广至分层海底,在直角坐标系下利用流体和弹性体中的波动方程,提出基于水平分层弹性海底模型的Scholte波的求解方法,结合简正波理论分析了Scholte波的频散特性及其质点运动轨迹和质点位移的传播特性,并分析了海洋环境参数(声速与海底参数)对Scholte波传播特征的影响.结果表明,Scholte波受海底介质中横波声速的影响最大,其频散曲线转折点可用于估算弹性沉积层厚度.     

风浪荷载共同作用下的海洋桩基动力响应

为了研究海洋环境中风浪荷载共同作用下单桩基础的动力响应问题,建立了风浪-海床-单桩的三维单向耦合数值模型.分别采用雷诺平均N-S方程和Biot动力方程控制波浪运动和海床响应,在验证模型合理性的基础上,探究了风浪参数(如风速、风剪切系数、波高)对风浪荷载共同作用下流体与桩基响应的影响规律.结果表明:风速、风剪切系数和波高的增长会加剧桩周流体变形,加快波浪传播,进而影响桩身的水平位移与弯矩.因此,在计算海上桩基承载力时,应综合考虑风浪荷载共同作用对桩基基础的影响.研究成果将为恶劣海洋环境下桩基承载性能研究提供重要的理论依据.     

粘弹性聚合物溶液提高驱油效率机理研究

为了了解聚合物溶液的粘弹性在多孔介质中对残余油的作用机理,描述油藏条件下以第一法向应力差为主要特征的聚合物溶液的流变性,采用上随体Maxwell本构方程,对粘弹性聚合物溶液在油藏孔隙模型--波纹管模型中的流动及其驱替残余油膜的机理进行了油藏工程方法分析,在理论上从力学的角度提出了聚合物驱提高驱油效率的机理.研究结果表明,粘弹性聚合物溶液产生的第一法向应力和剪切应力对油膜的携带作用大于相同粘度的牛顿流体,从而可携带部分残余油膜流动;聚合物溶液的粘弹性越强,作用于残余油膜的第一法向应力越大,对残余油膜的携带力越强,驱油效率越高;多孔介质越不规则,产生的第一法向应力越大,越有利于聚合物发挥粘弹性效应.     

A mathematical model and numerical simulation of pressure wave in horizontal gas-liquid bubbly flow

By using an ensemble-averaged two-fluid model,with valid closure conditions of interfacial momentum exchange due to virtual mass force,viscous shear stress and drag force,a model for pressure wave propagation in a horizontal gas-liquid bubbly flow is proposed.According to the small perturbation theory and solvable condition of one-order linear uniform equations,a dispersion equation of pressure wave is induced.The pressure wave speed calculated from the model is compared and in good agreement with existing data.According to the dispersion equation,the propagation and attenuation of pressure wave are investigated systemically.The factors affecting pressure wave,such as void fraction,pressure,wall shear stress,perturbation frequency,virtual mass force and drag force,are analyzed.The result shows that the decrease in system pressure,the increase in void fraction and the existence of wall shear stress,will cause a decrease in pressure wave speed and an increase in the attenuation coefficient in the horizontal gas-liquid bubbly flow.The effects of perturbation frequency,virtual mass and drag force on pressure wave in the horizontal gas-liquid bubbly flow at low perturbation frequency are different from that at high perturbation frequency.     

有限形变和粘弹性阻尼对纵向应变孤波的影响

本文用微扰理论方法,详细地研究了非线性弹性杆中纵向应变孤波在有限形变和线性粘弹性阻尼作用下的演变规律.发现有限形变和线性粘弹性阻尼对纵向应变孤波的主要影响是:a.孤波发生形变;b.孤波的传播速度减小;C.孤波的能量发生耗散;d.孤波后面会生长出一条振荡形状的小尾迹.当忽略有限形变和线性粘弹性阻尼时,应变孤波的能量是一个常数,这种能量的聚集可能导致杆的非线性结构断裂.     

分数导数黏弹性标准线性固体半无限长杆中纵波的传播

在半无限黏弹性长杆中,波在传播过程中波阵面强度会降低,其强度的衰减与黏弹性材料的性质有关.为了分析波在黏弹性杆件传播过程中波速和衰减因子的变化情况,基于分数阶导数理论,分析了黏弹性标准固体模型相关参数对波速和衰减因子的影响,所建模型能够较好地描述出纵波在传播过程中波的相速度和衰减因子的变化.在黏弹性标准固体模型复柔量的基础上,分析了分数导数黏弹性微分算子的阶数、角频率与延迟时间数对波相速度和衰减因子的影响.结果表明:随着延迟时间值的增大,纵波在黏弹性线性标准固体半无限长杆中的传播相速度不断地增大,而衰减因子不断减小;随着分数导数微分算子的增大,纵波传播相速度和衰减因子呈现出先增大后减小的趋势.     

粘弹性聚合物溶液对残余油膜的作用机理

针对水驱后残余油膜的存在形式,及油藏孔隙内聚合物溶液粘弹特性,选取具有相继收数和扩张特性的波纹管模型和广泛用于数值计算粘弹性流体的上随体M~U本构方程,建立了由连续性方程、运动方程和上随体Maxwell本构方程、流函数、涡量函数及边界条件组成的较完整的数学模型。通过有效的数值求解,从力学的角度提出聚合物驱在理论上提高驱油效率的机理是:(l)粘弹性聚合物溶液产生的第一法向应力和剪切应力对油膜的携带作用大于相同粘度的牛顿流体产生的剪切应力对油膜的携带作用,从而可携带部分残余油膜流动;(2)粘弹性聚合物溶液与牛顿流体相比,相同流函数值的流线位置发生改变,其波及范围大于相同粘度的牛顿流体。     

薄环形等离子体填充波导中的T-G模式研究

利用等离子体流体模型和线性场理论,分别导出了无限薄环形等离子体填充圆柱波导和无限薄环形等离子体填充波纹波导中的色散关系。通过数值计算,对以上两种情况下的T—G模的特性作了相应的比较和分析。研究表明,在无限薄环形等离子体填充情况下,T-G模的频率不再受到等离子体振荡频率的限制。     

基于Mindlin板的圆盘粘弹性波导吸振器研究

本文基于 Mindlin板理论 ,从圆盘动力学方程出发 ,在粘弹性材料本构关系基础上 ,讨论柱面波在圆盘粘弹性波导吸振器中传播和耗能规律 ,并讨论了振动能量耗散率与圆盘几何参数、材料参数及振动波频率的关系 ,研究及计算机仿真表明 ,圆盘粘弹性波导吸振器具有较好的减振效果     

具波动算子非线性Schrodinger方程行波解的稳定性

研究具有波动算子的非线性Schrodinger方程的行波解的存在性、不稳定性与色散关系。通过给出该方程Stokes解,在振幅和相位上引入小扰动,来分析行波解的线性稳定性;利用一元四次方程的拉格朗日解法并结合盛金公式对含参数四次方程解的分布情况进行讨论,给出了参数α、β、振幅u0与波数q之间的关系,得到行波解的振荡性、稳定性及不稳定的条件和色散关系。     

Prandtl-Eyring本构方程的润滑解

Ｐｒａｎｄｔｌ－Ｅｙｒｉｎｇ模型描述的是一种具有线弹性、非线性粘性的流体。使用一种适用于非牛顿介质的修正雷诺方程可以获得这种流体的润滑解。这个修正雷诺方程涉及三个非线性函数及松弛时间。文中用解微分方程获得剪应力函数的解；用时域至频域的转换获得差分粘度的解；用坐标变换获得第一正应力差函数的解；以及用摄动法求解流体小块运动方程获得松弛时间。     

二维粘弹介质五点八阶超紧致有限差分声波方程数值模拟

本文首次将五点八阶超紧致有限差分格式(CCD8)用于粘弹介质声波方程的数值模拟中。此文根据泰勒级数展开粘滞声波方程,建立了位移场时间二阶离散格式,将CCD8用于对位移场空间导数的求取。然后,对CCD8格式进行稳定性研究,频散的压制效果对比分析,及截断误差对比。将CCD8格式运用于均匀介质模型以及水平层状介质模型中进行数值模拟,最后运用于对Marmousi模型的数值模拟中。研究结果表明：(1)CCD8与普通八阶紧致差分相比,具有更小的截断误差、更高的模拟精度以及低数值频散的优势;(2)CCD8具有较高稳定性;(3)采用完全匹配层(PML)对人工边界进行处理后对均匀介质、含有层状介质以及Marmousi模型进行粘弹声波方程的数值模拟,发现模拟效果不错,从而验证了方法的实用性和有效。