地下水非达西渗流的数值模拟研究

为了更好地研究地下水渗流规律,在分析了地下水的径向渗流的理论与实验规律基础上,根据临界雷诺数,建立了地下水的非达西渗流模型,该模型中将单井控制面积内部视为非达西流,外部为达西流,并应用该模型分析了临界半径对压力分布的影响.研究结果表明:临界半径越大,漏斗面积越大,地面沉降面积越大.     

对流扩散方程的拟谱格式稳定性分析及扩稳方法

针对拟谱方法在高雷诺数下的格式非稳定性问题,通过特征分析及算例验证系统研究对流扩散方程的拟谱方法稳定性,重点采用罚方法处理边界条件来拓宽稳定性范围.研究表明:拟谱方法在处理强约束边界条件时稳定性条件苛刻,是无法计算高雷诺数问题的根本原因;罚方法处理后的边界条件问题可以将拟谱方法的稳定范围扩宽1～3个数量级,极大地提高了拟谱方法所能求解的雷诺数上限;此外,罚方法还能保持拟谱方法的高精度优点,对减少计算时间亦有裨益.研究工作对流动传热传质方程的拟谱格式的数学特性分析及设计具有理论指导意义.     

汽车外流场DES/RANS模拟研究

汽车外流场具有非定常、大分离和涡结构复杂的特点.采用分离涡模拟(DES)方法对某汽车外流场进行了数值模拟分析,将压力分布、摩擦因数分布、尾部速度和湍动能分布等结果与雷诺平均模拟(RANS)方法进行了比较.计算结果表明:在时均结果上,DES和RANS结果差别不大,但DES方法在处理非定常流动和捕捉含能结构方面优势明显,更...     

平面静压气浮轴承垂直微冲击的稳定性

为研究垂直微冲击引起的平面静压气浮轴承稳定性问题,利用线性摄动法,建立由稳态Reynolds方程、扰动Reynolds方程和轴承运动方程组成的微扰动分析模型,利用COMSOLMULTIPHYSICS软件中的PDE模块,获得了平面静压气浮轴承受到垂直微冲击后气膜内压强和气膜厚度随时间的变化过程。仿真试验表明:轴承的振动频率和阻尼系数与垂直微冲击的强弱无关,与气膜厚度和供气压强有关。轴承振动频率在不同冲击下,都约为200Hz。随供气压强增大,轴承阻尼系数减小。气膜厚度保持5μm时,供气压强小于0.8MPa时阻尼系数大于0,轴承稳定状态,供气压强等于0.8MPa时阻尼系数为0,轴承临界状态,供气压强大于0.8MPa时阻尼系数小于0,轴承不稳定状态。     

管中紊流新探索

本文对管中紊流作了新的探索,求得的脉动切应力分布、流速分布、流量和断面平均流速、沿速程阻力系数的通用公式都能符合公认的试验资料,既揭示了紊流断面上的分层结构,又区别了紊流水力光滑区,过渡区和水力粗糙区的性质,还能计算断面上的能流过程.作者的假设吸取了Prandtl L. 混合长度假设中的合理内容,并作了进一步的改进和发展.     

非对称复式断面明渠水流特性试验与数值模拟

采用三维超声测速仪对非对称复式断面明渠水流流场特性进行试验研究,采用L-Y雷诺应力模型对水面和固壁边界条件进行有效地处理,结合混合有限分析法数值模拟了复式断面明渠二次流流动,和实验资料的对比验证了数值计算和边界处理技术的合理可靠性.进一步分析复式断面明渠二次流运动的流动结构和特性,得到复式断面明渠流动中的二次流分布速度矢量分布、主流流速等值线及典型断面沿水深的主流流速分布,发现自由水面上的主流速度存在速度下降现象,二次流产生最明显的位置在明渠主槽与浅滩的接合部.     

圆角化3∶1二维矩形柱体风压分布的雷诺数效应

在低紊流度的均匀场中,研究了4种圆角率(0,5%,10%和15%)的3∶1二维矩形柱体模型的风压分布随雷诺数的变化规律.从模型周围气流绕流的角度解释了圆角处理的矩形柱体模型的雷诺数效应的机理,并分析了雷诺数对各模型的背风面中点的风压系数的影响.试验雷诺数的变化范围为1.1×105~6.8×105.结果表明,四种圆角率模型的风压分布都受雷诺数的影响,但圆角率为0和5%的模型受雷诺数影响较小,圆角率为10%和15%的模型受雷诺数影响明显.圆角处理措施对矩形柱体模型雷诺数效应的影响主要是通过影响分离剪切层在模型侧面前缘的形成及其在侧面后部区域的再附,进而影响模型的气动特性,使模型更易受雷诺数的影响.     

具有抽吸/喷注的多孔壁圆柱管道内磁流体的流动

研究了水平方向存在磁场的可渗透圆柱形管道内稳态不可压缩流体的层流流动,通过引入流函数,将控制方程化为非线性常微分方程.假设抽吸/喷注雷诺数和磁场雷诺数均很小,将小雷诺数作为小参数,应用摄动法求解了问题的近似解,进一步研究了流体速度、压降及管壁表面的摩擦阻力系数.在磁场的影响下,主流方向的压降随着抽吸雷诺数的增加而降低,随着喷注雷诺数的增加而增加.壁面的摩擦阻力系数随着抽吸雷诺数或磁场强度的增加而降低.     

非定常Navier-Stokes方程的一种非线性局部投影稳定化有限元方法

针对非定常Navier-Stokes方程,本文提出了一种基于非线性对流项和压力梯度的局部投影稳定化有限元方法.该方法在空间上采用等阶有限元,时间上采用隐式有限差分.本文建立了非定常Navier-Stokes方程的全离散数值格式,进而分析了离散解的稳定性和收敛性.值得注意的是,该方法中得到的误差估计随着流体雷诺数的增大依然有效.     

近井地带高速非达西动边界对产能预测的影响

针对高速非达西动边界对产能影响的问题,开展了考虑高速非达西动边界影响的产能方程的建立。研究中采
用渗流理论和惯性理论推导了高速非达西动边界公式和对应的产能方程。并基于对动边界的认识不仅提出了高速非
达西出现的临界渗透率、临界产量和临界压差的概念,而且提出了高速非达西边界表皮因子。研究表明,只有储层渗
透率、产量或者压差大于临界值时,储层中才可能出现高速非达西渗流;而且高速非达西边界表皮是渗透率、孔隙度、
临界雷诺数以及β 的函数反映了地层性质对高速非达西区域的影响,表皮越大则高速非达西区域越小,动边界的影响
越不能忽略。最后与常规产能方程比较发现,渗透率在1∼10 mD 时,本文产能方程的IPR 曲线与其有明显的差异。提
出了高速非达西动边界对产能预测的影响,提高了产能预测的精度。