区域分解法解黑油数值模拟问题改进的并行计算

区域分解法是一种偏微分方程数值解技术。最初将Schwarz交替类型方法和子结构方法用于求解三维黑油模型油藏数值模拟问题，但发现存在计算量大、收敛较慢等问题。为此运用整体预处理技术对原方法进行改进，降低了计算复杂性，算法收敛速度有较大提高。当收敛条件较宽时，整体预处理Schwarz交替方法则比快速迭代子结构方法得到更高的并行加速比。实验结果表明，改进算法的模拟计算取得较高加速比。     

基于Cluster的大型油藏数值模拟的并行计算

大规模整体油田的精细油藏数值模拟需要并行处理。该文基于Cluster并行系统,将三维三相油藏压力计算,转化为以油层为并行计算粒度、通过井筒压力耦合全油藏压力的多层二维二相的压力计算,用网格节点排序方法和预处理算法等缩短计算时间,实现了100.2万网格点的实际大规模油藏数值模拟问题,在17个处理机并行计算时,加速比达6.75。结果表明,该并行计算具有较好的效果,该并行软件正在胜利油田得到应用。     

基于并行计算的消声器三维数值模拟

针对某款汽车复杂消声器建立了三维数值计算模型,采用并行计算技术对该模型进行计算．通过分析数值计算结果,找到该款消声器产生压力损失和再生噪声的主要部位分别是消声器进气内插管开孔处和出气内插管的进口处．据此提出了相应的改进方案．计算结果显示,改进后消声器的背压比原消声器背压大幅度下降,最大可下降20%左右．这种基于计算流体力学理论结合并行数值模拟技术的设计方法,计算一个算例仅需20 min左右,降低了设计周期和设计成本．     

化学驱软件中化学平衡的并行计算

为了探索化学驱油藏数值模拟软件高效的整体并行化方案 ,对 DQCHEM2 .0软件中化学平衡计算部分进行并行化改造 ,设计了两种区域分解并行化的方式。一种方式是将整个区域按 CPU数进行分解 ,每个 CPU计算一个子域 ;另一种方式是按照额定的子域中网格单元的数量进行分解 ,每个 CPU将计算多个子域。比较而言 ,前者数据传输量少 ,而后者有利于负载平衡。在并行程序中 ,采用 MPI消息传递库实现数据的传输。测试结果显示了较好的局部并行效率。 8个 CPU的加速比达到 6.4。对测试数据的分析表明 ,两种区域分解方法适用于不同的情况     

基于区域分解法的地下水有限元并行数值模拟

地下水系统概念的出现对地下水模拟技术、地下水决策支持管理提出了新的要求，比如地下水系统中同时包含包气带模型和饱和带模型，或在饱和带中同时出现孔隙介质模型和裂隙介质模型，更可能在建造地下水模型的同时必须结合考虑地表水模型，所有的这些顾虑和可能均会使模型复杂化，且不说用目前流行的数值方法难于求解，就算能求解也势必造成计算工作量的剧增，这就需要借助高性能计算机来担任这项工作．相对于代价高昂的共享内存多处理器技术，基于分布式模型的机群计算技术为此项工作的实现提供了可能．讨论了如何利用机群计算技术，实现地下水有限元并行数值模拟．从地下水有限元模型的并行求解可能、基于区域分解法的并行算法、并行编程以及并行计算的实现各方面着手，系统地阐述了地下水有限元并行模拟的关键技术，并将该方法应用于一个理想的地下水溶质运移模型中，取得了成功．还讨论了方法的应用前景，包括利用机群计算技术实现对整个流域的地下水进行准实时模拟，为地下水调度提供决策依据．     

抛物型问题的边界元重叠型区域分解法

边界元法是一种求解偏微分方程数值的计算方法，用边界元法来求解抛物型方程，如采用与时间有关的基本解，较其它方法可以采用较长的时间步长，从而节省计算时间，且计算结果精度高。区域分解法是把计算区域分解成若干子区域来分别求解，由于它将原问题分解，由大化小，由复杂化简单，并且可以并行计算，优越性是显而易见的。将这两种方法结合起来（边界元重叠型区域分解法）求解抛物型方程，利用区域分解法将求解区域划分为两个小的子区域，然后在子区域上用边界元法并行求解方程。数值算例表明边界元重叠型区域分解法行之有效的，数值试验显示这种方法的收敛速度依赖于子区域重叠面积。     

RTM树脂充模过程的并行计算模拟

引入并行计算方法在集群系统上实现对RTM成型过程的数值模拟,并编写了并行数值模拟软件,模拟二维薄壁构件的RTM工艺的注模过程,得到任意时刻的树脂流动前锋曲线、压力场分布,计算结果与其他研究成果吻合良好.算例结果表明,并行数值模拟方法有效提高了计算效率.     

油藏水力压裂区域分解模拟算法

由于压裂裂缝能增加地层的非均质性，因此，选用适当的数学模型和算法是提高模拟效果和计算精度的关键。将区域分解算法与黑油模型相结合，对水力压裂后形成的裂缝油藏进行了精细的模拟计算，通过计算渗透率的大小来描述裂缝的几何尺寸和方向。     

基于并行计算的盾构机过大堤三维数值模拟

针对某越江隧道工程,基于刚度迁移法及自适应接触算法,建立了盾构机-土体-大堤三者相互作用的三维非线性有限元模型.通过对盾构机穿越大堤这一连续的复杂物理力学过程作等效力学离散,提出了盾构机机身坡度、盾构机超挖、注浆时空效应、拖车作用等施工因素的数值模拟方法.通过将计算结果与试验段实测数据对比验证,预测了盾构机过大堤时对大堤的影响关系.同时,对该盾构法施工有限元模型在SMP与DMP并行计算平台下的并行计算效率、加速比进行对比分析,结果表明,迭代法并行计算效率远大于直接解法,DMP并行平台计算效率大于SMP并行平台.     

双重介质油藏数值模拟并行算法研究

裂缝型碳酸盐岩油藏非均质性极强,数值模拟运算时间长,迫切需要一种切实可行的解决方法。介绍了区域分解法在数值模拟中的应用方法,提供了油藏数值模拟串行算法并行化的一般策略与方法。基于已开发的双重介质油藏数值模拟串行算法及建立的Windows平台PC集群网络并行计算环境,利用消息传递界面（MPI库）实现了并行过程中所有消息的传递功能。通过对国内某实际碳酸盐岩油田的模拟表明,并行后的算法是成功的,2个PC加速比高达1.86,4个PC达到3.46,8个PC达到6.89。通过模拟还发现,并行数值模拟时,存在最佳的子区域规模和数目。该算法解决了大规模碳酸盐岩油藏数值模拟时间长的问题,具有实际的应用价值。     

油藏水力压裂区域分解模拟算法

由于压裂裂缝能增加地层的非均质性,因此,选用适当的数学模型和算法是提高模拟效果和计算精度的关键。将区域分解算法与黑油模型相结合,对水力压裂后形成的裂缝油藏进行了精细的模拟计算,通过计算渗透率的大小来描述裂缝的几何尺寸和方向。同时考虑到生产过程中裂缝导流能力会发生变化,采用了指数递减的方法对裂缝导流能力进行综合处理。模拟计算表明,运用该算法能较好地描述裂缝。本方法可用于对水力压裂油藏进行长期生产动态的计算和预测。     

并行树型机模拟系统的研究

介绍了一种树型ＭＩＭＤ机的模拟系统Ｐ－Ｓｉｍｕｌａｔｏｒ．该系统采用模块式结构设计。用户可根据需要任意选择所需要的结点个数，具有很强的灵活性和通用性。Ｐ－Ｓｉｍｕｌａｔｏｒ是在ＶＡＸ１１／７８０机上用Ｃ语言实现的，它通过进程及进程间通讯来模拟并行机系统中的处理机结点及结点之间的通讯，达到了很好的模拟效果。将Ｐ－Ｓｉｍｕｌａｔｏｒ用于并行归并、并行排序等算法，研究表明，Ｐ－Ｓｉｍｕｌａｔｏｒ具有良好的处理能力、与３Ｌ公司并行Ｃ语言相似的编程环境以及更友好的用户界面，是一个较好的并行机模拟系统，是研究并行算法的一个有力工具。     

储层构造裂缝数值模拟技术

数值模拟技术是对储层构造裂缝进行定量预测及确定构造裂缝空间分布的一种有效方法，文中给出了构造裂缝定量预测的数值模拟技术的基本原理和实施方法，该项技术是根据构造变形反演研究区域的边界条件及地质模型用有限元方法进行正演计算，确定出研究区的应力场，再结合岩石破裂准则确定裂缝的空间分布，讨论了地质模型、力学模型和数学计算模型之间的关系，并具体应用岩石破裂准则进行了裂缝计算。     

稠油油藏蒸汽-表面活性剂复合驱数值模拟研究

对稠油油藏蒸汽表面活性剂复合驱的渗流机理及所涉及的物理化学现象进行了研究 ,建立了完整的数学模型 ,提出了用Crank Nicolson差分格式求解水相中浓度的新方法。运用自行研制的软件对一个油藏区块进行了模拟计算 ,并对复合驱渗流机理及影响复合驱驱油效果的因素进行了分析研究。结果表明 ,表面活性剂浓度对驱油效果的影响取决于表面活性剂的界面特性和总用量 ,加入表面活性剂的时机对最终驱油效果影响不大 ,吸附量大的表面活性剂的驱油效果差。     

稠油油藏蒸汽——表面活性剂复合驱数值模拟研究

对稠油油藏蒸汽－表面活性剂复合区的渗流机理及所涉及的物理化学现象进行了研究,建立了完整的数学模型,提出了用Crank-Nicolson差分格式求解水相中浓度的新方法。运用自行研制的软件对一个油藏区块进行了模拟计算,并对复合驱渗流机理及复合驱驱油效果的因素进行了分析研究。结果表明,表面活性剂浓度对驱油效果的,影响取决于表面活性剂的界面特性和总用量,加入表面活性剂的时机对最终驱油效果影响不大,吸附量大的表面活性剂的驱油效果差。     

采油喷射泵喉管内流场数值模拟

采用有限控制容积法和Ｋ－ε二方程紊流计算模型，对喷射泵喉管内流场进行了数值模拟，得到流场的参数分布，为采油喷射泵优化设计奠定了基础。同时采用激光测试ＬＤＶ技术首次对喷射泵内流场进行了二维测试，对计算结果进行了验证，结果表明，Ｋ－ε紊流模型可用于喉管内部分流场的计算，在适体坐标下可进一步推广到喉管入口处及扩散管部分流场的计算。     

青海油田乌101区块整体压裂数值模拟研究

水力压裂是低渗透油藏增产改造的主要措施。针对青海油田乌101区块低渗透油藏的地质特点,对压裂井的压裂效果和难点进行了分析;对给定的五点井网进行了整体压裂优化研究,研究了不同裂缝长度和导流能力对压裂井产能的影响,在此基础上采用正交设计方法进行了整体压裂综合研究。结果表明:对于五点井网,井距一定,压裂效果并不是缝长比和导流能力越大越好,而是存在一个合适的范围,并通过正交分析,得到了最优的裂缝参数。     

油藏水平井数值模拟研究中一种新的求解方法

提出了底水油藏水平井油水两相渗流问题的物理模型和数学模型，并建立了差分方程，然后利用ＩＭＰＥＳ求解方法的思路，并对其不足之处进行了改进，从而形成了一种新的求解方法．这种方法是采用上游网格饱和度插值计算相邻网格间的水量交换，用本阶段时间中点的饱和度对压力方程进行再迭代．保持了ＩＭＰＥＳ方法简单方便、占计算机内存少、计算速度快的优点，而精度明显提高，结果更趋合理．实际计算表明，新方法效果良好，可广泛用于底水、边水或人工注水油藏油水两相渗流问题的数值模型研究，对水平井和垂直井均适用．     

高次方程正项分解一半线性化技术求解程序

给出了利用正项分解一半线性化技术求解高次方程全部实根的算法描述及Ｃ语言实现，并提出一些加速方法．