一种应力敏感油气藏流固耦合的简化模拟方法

数值模拟中通常采用流固耦合的方式来模拟应力敏感现象.但是,流固耦合需要大量的数据以及计算时间.利用多孔介质弹性理论和双重有效应力理论,得到地层压力与地层平均应力的关系,并把实验室测量数据转换到地层条件下,并将这种关系应用到数值模拟中.结果表明,渗透率的变化并不明显;考虑渗透率随压力变化时的稳产时间和累计产量均比未考虑时有降低,其降低幅度比较小;提出的简化模拟方法与流固耦合模拟结果差别不大.     

黏弹性节理岩体中应力波的传播特性分析

为探究黏弹性节理对应力波在岩体中传播规律的影响,引入饱依丁-汤姆逊模型作为位移不连续条件,基于时域递归方法推导出应力波通过一组平行黏弹性节理的传播方程;通过将饱依丁-汤姆逊模型退化为Maxwell模型和Kelvin模型所得的时域递归数值解与已有的频域内封闭解对比,验证推导过程的正确性;最后,对相关参数的影响规律进行分析。结果表明：模型无量纲系数、无量纲节理厚度、无量纲节理间距和入射角等都对波的传播产生影响;对于单条节理,应力波的透反射系数以及能量耗散率主要取决于位移不连续模型的无量纲参数、入射角及无量纲节理厚度;而对于一组平行节理,透射系数还和平行节理数与节理间距的大小有关,且节理条数的增加对入射临界角位置处透射波振幅的衰减影响更为明显。     

考虑流固耦合的管道爆炸后果预测与分析

针对管道爆炸后果模拟中存在的伴随变形与断裂的流固耦合问题,提出一种计及计算稳定性的流固耦合算法,对在内部气体爆炸作用下的管道动态断裂及爆炸流场发展进行耦合仿真.采用单元删除技术并植入应变率-应变双变量失效准则来模拟管道的裂纹扩展,将模拟得到的管道断裂形貌及压力历程与试验结果进行对比验证.分析管道爆炸的后果,并将管道外峰值压力的模拟值与现有方法的计算值进行对比.结果表明:考虑流固耦合效应时管道外2个测点的峰值压力分别为不考虑该效应时的83.1%和62.2%.相比难以计及爆炸流场与管道相互作用的半经验模型和传统计算流体力学方法,所提出的方法可以更加合理地预测管道内气体爆炸的后果.     

基于波动法的城市地下管线动态损伤识别

目的解决城市地下管线在运行过程中受到环境腐蚀而发生各种损伤的无损检测定位问题.方法基于弹性应力波在介质中传播理论对城市地下管线进行损伤定位.结合波动理论推导一维杆件在稳态正弦激励和瞬态半正弦激励下的振动解析解,并对弹性应力波在城市地下管线中传播机理进行数值模拟.通过杀死模型周向单元来模拟管线中的损伤,对应力波在带有单裂纹和双裂纹的管线进行数值模拟.结果瞬态半个正弦激励下一维杆件的振动解析解和数值解吻合得较好.由单、双裂纹损伤管线模型输入端入射应力波与反射应力波之间时差计算出的裂缝损伤所在位置与实际预设位置重合.结论波动法可以有效地识别城市地下管线中损伤的位置,为城市管网安全运行提供技术支撑.     

负载口独立控制系统压力速度复合控制的耦合特性

以2个比例方向阀组成的负载口独立控制系统为研究对象,分析其压力与速度复合控制中的耦合特性.基于相对增益矩阵,推导反应其相互干扰程度强弱的耦合因子;理论分析其耦合程度与系统不同工作参数之间的关系,总结降低耦合程度的负载口独立系统设计及控制准则.通过仿真模型以及2t小挖系统试验测试,分析该系统的速度及压力特性,验证理论分析的正确性.针对耦合特性的准确分析可为改善负载口独立系统多变量控制性能提供了理论参考.     

水体-结构-地基耦联的拉西瓦拱坝地震响应分析

以拉西瓦拱坝为研究对象,考虑流固耦合效应以及土体-结构相互作用,依据弹性波理论,利用有限元软件ANSYS建立了拉西瓦拱坝结构附加质量模型和流固耦合模型,分别进行拱坝结构模态分析,研究不同流固耦合模式对拱坝动力特性的影响。分别对无质量地基模型与黏弹性边界模型进行地震波输入,进行线弹性地震响应分析,探讨水体-结构-地基耦联系统相互作用的影响规律。结果表明:拉西瓦拱坝结构工作基频为1. 44 Hz,对应振型为反对称形式;同时考虑库水可压缩性和无限地基辐射阻尼两个因素,拱坝地震响应会降低更多;黏弹性边界模型能够考虑辐射阻尼效应,与无质量地基模型相比,应力幅值降低47. 1%。     

基于ADINA的压力管道流固耦合分析

压力管道系统中存在流体和结构之间的耦合振动.对压力管道的流固耦合现象进行分析,建立了流固耦合的有限元数学模型,运用有限元软件ADINA模拟阀门开关引起的过渡过程,对直管压力管道在不同约束条件下的流固耦合现象进行了数值模拟计算,并进行了模态分析.计算结果表明流固耦合作用对压力管道系统的运行有重大影响,验证了压力管道考虑流固耦合的必要性.     

主动脉内血泵对血管血流动力学的影响

主要研究主动脉内血泵辅助程度的变化对主动脉血管的影响.采用集中参数模型方法与弹性腔理论,设计了心血管循环系统-主动脉内血泵耦合集中参数模型,对模型进行了计算机模拟仿真.仿真结果表明:当主动脉内血泵工作在恒速模式时,主动脉血压和血流量的平均值会随着血泵转速提高而增加,但搏动成分却会随着血泵转速的提高而显著降低;当血泵转速达7 200 r/min时,主动脉压力和血流量的搏动成分几乎为0;由于主动脉压和血流量的搏动性过低会影响主动脉血管的结构和功能,因此恒速控制不适合主动脉内血泵的长期辅助控制.     

地震作用下可液化土的数值模拟与试验验证

将有限差分法程序用于可液化土的地震响应分析,采用动力和流体的流固耦合理论分析了振动过程中土体孔隙水压力的产生、扩散与消散,并对液化场地桩-土-结构相互作用体系振动台试验进行了三维数值模拟;通过与振动台试验数据的对比分析,验证了计算模型的可靠性和合理性。结果表明：采用的方法能较好地模拟可液化土的动力特性,所得结论为液化场地土-结构相互作用体系动力分析提供了参考。     

层合介质中平面SH波的传播

研究了平面SH波通过多层弹性层状介质时的传播特性,求得了透射波和反射波振幅的解析解表达式,并把本文表达式的特例与现有文献结果作了对比,结论一致,同时进行了含单一夹层时SH波的室内砂池模拟试验,试验结果与理论结果基本吻合。     

一种新的无创检测颅内压的数学模型

根据生理学及血液动力学知识提出了一种新的无创检测颅内压的数学模型 .该模型既考虑了脑血液循环又考虑了脑脊液循环 ,还包括了主要的影响颅内压的生物力学参数 ,像脑脊液动力学参数、颅内阻力参数和脑血液动力学参数等 ,这与客观实际是相符的 .在此模型的基础上列出状态方程 ,用MATLAB编程得出方程的解 .用SIM ULINK对模型进行仿真 ,将仿真结果与以往试验记录比较发现 ,两者是一致的 ,同时发现颅内压与颈动脉压成某种相关性 .这说明该模型是比较可靠的 .这为临床无创检测颅内压提供了一种辅助手段 .     

各向同性介质中地震压力波的格子Boltzmann模拟

给出了一种新的用于模拟地震压力波的格子Boltzmann模型。通过使用压力分布函数的Chapman-Enskog展开和多重尺度技术,给出了地震压力波方程的高阶矩。利用这个模型,模拟了各向同性介质中多震源引起的地震压力波的运动以及单震源在不同参数的各向同性介质中的地震压力波的运动情况。通过与有限差分方法的数值结果进行比较发现该结果与有限差分方法的结果吻合很好。     

失重对人体心血管系统的影响及仿真

为了更好地研究失重对人体心血管系统的影响,根据流体力学的基本原理,利用Pspice语言建立改进后的多元非线性人体心血管系统模型,模型包括人体心脏模型、动脉系统模型、静脉系统模型以及外周血管模型四部分.利用所建立的模型仿真人体在地面环境下心血管系统主要生理参数,结果与实验数据一致,证明了模型的有效性.然后仿真失重与微重力环境下血压的变化,发现失重环境下收缩压变化不明显,舒张压有降低的趋势;失重和微重力环境下中心静脉压值接近,且相对地面环境有增加的趋势.返回地面环境,血容量减少超过25%后,收缩压与舒张压分别低于11.97kPa与7.98kPa这一正常范围.通过本研究证明,仿真模型是有效的,可以模拟失重条件下心血管系统的变化.     

数控气压式柔性加载模型试验系统的研制及应用

地质力学模型试验中针对地应力的模拟,往往采用液压千斤顶刚性加载的方式,该加载方式具有以下不足:1)使得模型边界的位移同步一致,而模型应力则呈现非线性分布状态,与实际工程的地应力状态不符。2)无法应用于不同形状的洞室内,无法对含内压地下洞室(如隧洞内水压力、石油储备库油压等)进行有效模拟,因此成为制约有压洞室模拟的一个关键性难题。因此,有必要研制准确模拟洞腔内外压力的柔性加载装置。作者根据气压加载灵活的特性,设计研制了一套数控气压式柔性加载模型试验系统,有效实现了模型试验洞腔内的气压式柔性加载以及加载过程的自动化、数字化和可视化。通过气压式柔性加载控制系统能更真实地揭示深部软岩地下洞室围岩的非线性变形特征和破坏机理。将该系统应用于注采气压变化条件下盐岩储气库地质力学模型试验中,有效模拟了注采气压变化对盐岩地下洞腔的稳定性影响,获得了在不同注采气速率及不同气压条件下洞室收敛变形规律。试验表明,该实验系统可应用于有压洞室模型试验内压的有效模拟,具有广阔应用前景。     

Experimental study on pore pressure in rock-soil slope during reservoir water level fluctuation

1 Introduction The effect of seepage flow is a key problem in the investigation on the landslide fail- ure. Water in landslide comes mainly from the infiltration of rainwater and seepage flow of ground water. Rivers and reservoirs are the dominant sources of ground water in landslide. The infiltration of water will cause variations of the ground water level in landslides, which sometimes play a key role in the landslide stability. In particular, the fluctuation of water level varies remarkabl…     

喇叭型隧道入口的空气动力学特性的试验研究

为了研究高速列车进入隧道时在隧道内所产生的压力波和向外辐射出去的微压波的规律,开发了一套以压缩空气作为动力来驱动列车模型的缩尺模型试验装置。通过模型试验系统对高速列车突入带喇叭型入口隧道产生的复杂压力场进行模拟,通过分析模型试验结果中的压力及压力梯度曲线所表现的规律,对喇叭型入口削减隧道入口处的最大压力和最大梯度值的效果进行了研究,结果表明:喇叭型隧道入口能够有效地减小压缩波和微压波的影响,其削减效果依赖于入口长度。     

负载阻抗对热声发动机性能影响分析

为了探索负载的阻抗特性对热声发动机性能的影响，利用线性热声理论，对驻波型热声发动机驱动阻容负载进行了数值模拟.根据模拟计算结果，分析讨论了阻容负载的阻抗对热声发动机的压力振幅、压比、速度振幅、板叠热端温度以及传递给负载的声功率等性能的影响.在模拟计算的基础上，进行了热声驱动阻容负载的初步实验.计算和实验结果表明，当负载的声阻与容抗相等时，热声发动机向阻容负载传递的声功率最大，此时，负载入口处的压力振幅和压比最小，板叠热端温度最高；阻容负载容抗越小，对应的声功率和板叠热端温度的峰值越大，而压力振幅和压比的谷值越小.     

基于AR模型功率谱估计的海浪水压场特性研究

海浪水压场是水压引信的主要干扰源.通过自行研制的高精度海浪水压场自动测量系统进行了海上测量试验,获取了大量的海浪水压场原始数据.采用基于AR模型功率谱估计对实测数据进行了分析,详细研究了不同水深、不同浪级下的海浪水压场特性,得出了海浪水压场在短时间内可视为平稳随即过程,其主要能量集中在0.05～0.2 Hz,且随着海况级别的升高,最大能谱频率向低频方向移动等重要结论,为新型水压引信提高抗海浪水压场干扰能力提供了设计依据.     

钻井液压力波传输过程压力脉动问题研究

采用波动模拟法研究钻井液压力波传输过程的压力脉动问题,给出压力波在钻井液管道特别是弹性异径管——水龙带内传输时压力脉动振幅的计算模型.实例计算证明,压力波传输过程中压力脉动分布情况随管段长度和假想管路端位置变化而变化,且压力波速的急剧降低以及异径点处的能量损失是导致压力波信号经过水龙带后检测质量下降的主要原因之一.最后给出压力波传输过程中传感器设置的具体优化措施.     

液压变压器四象限工作特性研究

对液压变压器工作于四象限的特性进行了研究,建立了液压变压器四象限工作的动力学模型.对液压变压器四象限工况下,液压蓄能器流量特性、液压恒压网络系统压力特性以及液压变压器控制角特性进行了仿真研究,结果表明:随着负载的变化,液压恒压网络系统压力波动范围不超过3%,基本保持为准液压恒压网络系统,而液压蓄能器的流量以及液压变压器的控制角则呈非线性增加或减小.