基于有限体积法的土壤重金属污染物运移模拟

针对重金属污染物在土壤中的运移扩散问题,采用有限体积法对二维稳态水流中污染物运移的基本方程进行离散,获得污染物在饱和土壤中运移的有限体积法计算模型.运用Matlab模拟不同条件下重金属污染物运移的动态过程,研究污染物运移规律.研究表明,当污染源始终存在时,随着时间的推移,质量浓度等值线近似由中心抛物线形渐变为外围椭圆形,水平向和竖直向浓度均不断减小;当污染源存在10天后移除时,随着时间的推移,质量浓度等值线呈椭圆形,污染范围逐渐变大,浓度不断减小,椭圆中心处浓度最大.     

朝阳沟油田扶余油层油源及运移路径模拟

摘要：为研究朝阳沟油田扶余油层油气富集规律,系统收集了三肇凹陷原油地球化学测试数据,根据生物化学标志物特征探讨了朝阳沟油田油气来源;在埋藏史恢复、生排烃史恢复、储层物性分析的基础上,采用盆地模拟软件,应用流体势原理,模拟油气从三肇凹陷到朝阳沟阶地的运移路径。结果表明,朝阳沟油田油气来源于三肇凹陷,通过断层垂向连通作用和砂体侧向输导作用,由南向北运移。朝阳沟阶地北段先行聚集油气,并向南段调整,形成现今油气聚集局面,朝阳沟油田油气富集区是有效运移油气量和圈闭共同作用的结果。     

运移聚集并行数值模拟软件系统

为了重建油气盆地的运移聚集演化史,开发了盆地多层油资源运移聚集并行计算数值模拟软件系统,提出了全新的多层油资源运移聚集史数学模型,构造了新的精细并行修正迎风分数步迭代格式,并行算法,并行程序设计,采用交替方向网格剖分的方法,该软件已成功地用于东营凹陷、胜利油田滩海地区的油资源评价,取得了良好的应用效果.     

油气运移计算机动态模拟方法研究及其应用

文章论述如何基于合理的机制概念建立一个描述油气二次运移和聚集的数值模拟系统。考虑多方面的控制因素，根据多相流体渗流力学理论，结合盆地演化过程，建立并求解油水二相数值模型，获得油气运移聚集史的定量模拟结果。最后给出一个应用于海拉尔盆地的实例。     

大位移钻井全井段岩屑动态运移规律

根据固液两相流理论,综合考虑岩屑的悬浮、滚动和滑动运移方式以及悬浮层固液相速度差和钻杆旋转的影响,建立大位移井全井段三层岩屑动态运移模型,用于模拟计算实际钻井中正常钻进和停钻循环的全部过程;基于有限体积法原理,引入SETS方法对模型进行数值求解,并进行模拟分析.结果表明:对于具有长斜井段的大位移井,环空岩屑床分布达到稳...     

三维油资源渗流力学运移聚集的大规模数值模拟和应用

盆地发育的运移聚集史数值模拟,其功能是重建油气盆地的运移聚集演化史,它对于油资源的勘探,确定油藏位置和计算油藏贮量,寻找新的油田,具有极其重要的价值．从渗流力学和地质科学实际出发,研究了三维（带断层和通道）多层问题的渗流力学和石油地质非线性特征,提出一类迎风分数步隐式迭代格式,对胜利油田东营凹陷、惠民凹陷、滩海地区和阳信洼陷的实际问题进行数值模拟试验,结果和实际地质情况吻合．对模型问题,得到数值方法收敛性,成功解决了这一重要问题．     

流体动力学中不连续源项大Reynolds数问题的有限体积法

讨论不连续源项大Reynolds数问题,引入2种非均匀网格技术,应用有限体积法构造了数值方法:Sh-ishkin型有限体积法和多过渡点型有限体积法.数值实验显示,2种方法都较好地模拟了边界层和内部层的性质,具有一致收敛的计算效果;多过渡点型有限体积法明显优于Farrell所提出的Shishkin有限差分法.     

恢复古水动力场定量研究油气运聚

为了更好地对油气二次运移进行定量研究,探讨重建古水动力场方法。以压实为机制,建立了适用于深埋环境的上下供水的层流动方程,提出边界确定方法,采用盆地模拟技术,利用有限单元法求各地质时期古水头的数值解,重现古水动力场演化。以此为基础,可编制盆地各地质历史时期反映油气运移的油、气、水势等值线图,以此直观判断油气运移方向。应用这一方法,对四川盆地阳新统进行了以46个节点为基础的实际模拟评价,获得各地质历史时期油气聚集分区图,为优选勘探区带提供依据。     

溶质运移模型的有限元数值解

将混合拉普拉斯变换有限单元法引入到求解首采区卤水动态二维模型的溶质运移问题中,能够有限地消除在求解对流占优的地下水溶质运移问题时产生的数值扩散和过量的现象,具有一步到位、局部求解的优点,最后将该方法应用到具有空间一阶导数项的对流弥散方程,以检验该方法的数值有效性和求解溶质运移模型的能力.     

利用流管-有限体积法的河流水质二维数值模拟

河流的流动形态复杂,影响水质的因素较多.对河流污染物迁移扩散机理进行分析,提出将流管划分与有限体积法相结合的方法,利用流管求取河流流场,有限体积法求取污染物的扩散.将其应用到重庆城区段的二维水质模拟,全部计算和可视化都通过FORTRAN实现,取得较好效果.该方法简单、准确、高效,具有较好的工程意义.     

李-凯斯勒方程的牛顿-二分求解法

李-凯斯勒方程能够准确描述烃类多组分混合流体P-V-T(压强-体积-温度)性质,在稠油化学复合冷采过程中,李-凯斯勒方程常常被用于计算稠油的物性。通过对牛顿法和二分法进行优势互补,提出了基于最小自由能原理的李-凯斯勒方程牛顿-二分混合求解算法。该算法先是参照二分法的思路迅速从李-凯斯勒方程的定义域内搜寻出目标区间,随后利用牛顿迭代公式求解出区间内的实根及对应的吉布斯自由能,最后迭代这一过程直至自由能不再下降。牛顿-二分混合算法的优点包括：对初值不敏感,无需配合复杂的初值生成规则使用;收敛速度快,相较于二分法而言可以加速1～2倍;适用范围广,可同时适用于气相与液相流体。相较于牛顿法和二分法而言,牛顿-二分混合算法更适合嵌入各类模拟软件中进行混合流体的P-V-T性质计算。     

二维贴体网格生成方法

流体数值模拟计算中,有限差分法和有限体积法使用相对较多,但在复杂区域的计算时,需要生成曲线网格。文章对二维贴体网格的基本原理作了介绍,并针对目前常用的几种典型网格生成方法进行了比较;分析表明,对于所选择的物理域形状,根据势流理论得出的方法更为优越。     

非结构四面体网格上三维非线性扩散方程的有限体积法

为了有效地数值模拟科学和工程中有广泛应用的非线性扩散方程,在三维线性扩散方程非结构四面体网格的有限体积法的基础上,提出了一个计算非结构四面体网格上非线性扩散方程的有限体积法。方法采用网格单元中心作为计算节点,相对于网格点的方法,计算量减少了一半。用L agrange因子法得到网格点上的值,考虑了网格中心点和网格点的相对位置,更适应大变形的网格。利用算子分裂,使计算更加简单。用N ew ton-B iCG STAB法来求解得到非线性方程组。数值结果表明:该方法具有二阶精度、保持通量守恒、对大变形的网格适应性强。     

三维问题的一类对称有限体格式的构造

针对三维Poison问题,在四面体网格剖分下,利用线性有限元空间,并选取“vertex—centred”型控制体,从而构造了一类保对称的有限体格式,数值实验表明其误差的模达到了饱和阶,同时也表明了该格式对非一致网格有好的收敛精度和稳定性,由于格式对称,相应离散系统可采用PCG等方法快速求解,从而提高了运算效率。     

飞行器操纵面嗡鸣的非结构网格并行计算方法

为了数值模拟飞行器操纵面的嗡鸣现象,在集群计算机MPI并行计算环境下建立基于三维非定常欧拉方程耦合结构运动方程的嗡鸣计算方法.气动流场求解采用基于非结构网格的中心有限体积法进行空间离散,时间推进采用双时间方法,结构运动方程采用Adams预估校正方法求解.针对翼面与操纵面缝隙间存在的网格运动问题,在非结构网格系统上采用Delaunay图映射方法实现网格的运动变形.最后,使用飞行器操纵面标准嗡鸣计算模型对计算方法进行验证,结果表明:所建立的并行计算方法正确,程序具有很好的计算效率,能够对飞行器操纵面嗡鸣进行高效的数值分析.     

基于任意多面体网格的Navier-Stokes方程并行求解器

发展了一种基于任意多面体网格的Navier-Stokes(NS)方程并行求解器,基于积分守恒形式NS方程组,发展了支持任意多面体网格的中心有限体积方法。采用基于面的连接关系,对不同拓扑类型的网格[如结构网格、非结构混合网格、多面体网格及剪切六面体(TRIMMER)网格]进行统一处理。对于无黏通量空间离散格式采用HLLEW(Harten-Lax-Van Leer-Einfeldt-Wada)格式,湍流模型采用k-ω两方程模型,时间推进采用适合并行计算的DP-LUR(data-parallel lower-upper relaxation)格式的隐式算法。对RAE2822翼型和ONERA M6机翼的结构网格、混合网格、多面体网格及TRIMMER网格进行了对比验证,结果表明发展的求解器具有较好的网格普适性,在不同拓扑类型的网格上均能求得较为接近实验值的结果;对多面体网格测试了加速比和并行效率,并行计算大大提高了计算效率。证明了求解器具有宽广的网格适应性,能够较为稳定、快速、准确地模拟定常绕流问题。     

四边形剖分下一类对称有限体格式的构造

本文针对一类自共轭椭圆问题,在四边形网格剖分下,通过选取“verterx-centred”型控制体,利用有限体积元方法,构造了一类保对称的有限体格式,并将之转化为Galerkin变分形式.数值实验表明其误差均达到了饱和阶.由于格式对称,相应离散化系统可采用PCG等方法快速求解,从而提高了运算效率.另外,新格式对flux(流)函数具有超逼近性.     

瑞雷波数值模拟中的数值频散校正策略及实例分析

为寻求快速、高精度的瑞雷波数值模拟方法,将常用于流体动力学中的通量校正传输技术(FCT)与交错网格有限差分方法相结合,对浅层各向同性弹性介质进行包括瑞雷面波和体波在内的全波场模拟。模拟结果表明:该方法有效地压制了粗网格条件下的数值频散现象,并保留了真实的波场振荡,特别是层状介质中瑞雷波的频散特征被凸显;在同一精度下,该方法与细化网格方法相比,计算效率提高1.3倍。     

一种求解不可压N-S方程的非结构化网格方法

将Date压力修正算法推广到非结构化网格中来处理压力与速度的耦合,用具有二阶精度的迎风最小二乘格式离散对流项,用梯度投影法离散扩散项,得到了一种在非结构化网格上求解N-S方程的同位网格法.它充分利用了单元梯度,避免了利用顶点信息计算交叉扩散通量的麻烦,所有界面速度都采用线性插值,克服了Rhie＆Chow动量插值法的缺点.算例表明,该算法精度较高且健壮稳定,收敛特性也比较好.     

一种Lagrange格式及重映算法

从积分形式的二维Lagrange流体力学方程组出发，用有限体积格式进行计算，考虑压力梯度分布对速度和能量改变的影响，构造了在两个控制体上的动量方程的计算格式。在重映算法上，采用积分重映的方法，针对不规则的四边形网格，根据非结构网格的ENO插值的思想，构造线性插值多项式，由于利用其插值点自适应选取的特性，在物理量变化剧烈区域选取最光滑区域的点来插值，虽然不能保持单调性，但只允许出现非常小的振荡。数值结果表明了该方法的可行性。