平板与圆锥体入水的三维数值模拟

对平板和圆锥体的入水砰击问题进行了三维数值模拟。研究了砰击压力在平板底面各测点上的分布、与圆锥底升角的关系、以及与结构物入水速度的关系。比较了平板自由落体入水和等速入水产生的砰击压力峰值、平板和0°底升角圆锥最大压力峰值的关系。结果表明计算与试验较为吻合,三维数值模拟技术可以有效地用于结构物砰击压力研究。     

弹性平底海洋结构物入水冲击的仿真分析

在仿真的基础上对弹性平底海洋结构物入水冲击问题进行了研究,讨论了结构的弹性特征对于结构冲击压力峰值的影响,并利用正交试验分析了各个参数对于冲击压力峰值影响的程度,得出了一些有意义的结论。     

冲击载荷作用下海洋平台的数值仿真研究

采用非线性有限元技术,探讨了下落物体撞击海洋平台的数值仿真模型。研究了不同撞击速度与位置对撞击力、撞击损伤变形及能量吸收的影响。数值模拟采用非线性动态分析软件MSC/Dytran完成。     

受限湍流冲击射流的数值模拟

海洋石油工程中,拆除废弃平台和报废井口的方法主要有机械切割、炸药爆破和高速射流切割等.机械切割的效率较低,费用高;炸药爆破方法对周边的海洋环境造成不良影响,于是人们开始利用高压射流切割技术.为了加速高压射流切割技术在海洋石油工程中的应用,采用有限体积法,结合标准κ-ε湍流模型和雷诺应力模型对切割过程中所遇到的稳态、不可压缩的轴对称受限湍流冲击射流进行了数值模拟,并将计算结果同试验数据进行了对比.结果表明:预测结果同试验数据吻合良好,雷诺应力模型由于采用了湍流的各向异性假设条件,在对时均流动参数的预测方面要优于采用湍流各向同性假设条件的标准κ-ε模型.     

单粒子冲击破岩实验与数值模拟

粒子冲击破岩可提高深井、超深井硬地层的钻井速度。通过破岩实验与数值模拟相结合的方法,以冲击破岩的粒子直径、冲击速度等与岩石破碎体积和粒子最大侵彻深度（岩石破碎坑最大深度）之间的内在规律研究为目的,进行了单粒子冲击破岩室内实验,分析了破碎坑模式。同时,利用有限元软件建立了粒子冲击破岩的物理模型,并对粒子冲击破岩的过程进行了数值模拟。模拟结果与室内实验数据的对比,验证了H-J-C模型选取的正确性,并得到了粒子冲击破岩的最佳直径和初速度值的范围。     

粒子冲击钻井破岩仿真模拟研究

粒子冲击钻井是以高速球形硬质钢粒子冲击破岩为主,以高速水力破岩和机械牙齿破岩为辅的钻深井硬地层的一种高效钻井工艺。应用一维应力波基本理论对粒子冲击破岩现象进行了分析,用冲击动力学有限元分析软件IDFEM研究了粒子冲击破岩的规律,得出了适合粒子冲击钻井工艺的如下参数:(1)粒子直径为0.5cm时,其初速度不宜超过200m/s的临界速度;(2)粒子直径在0.3~0.7cm比较合适;(3)粒子入射角度为0~30°比较合适。     

液动周向扭矩冲击发生器内部流场数值分析

液动周向扭矩冲击发生器(简称扭冲器)用于解决较深硬质地层中的钻头"卡-滑"问题,其内部流场分布及压降直接关系到扭冲器的工作性能。为此,根据扭冲器的结构及工作原理,建立了扭冲器在不同工况下的流道模型,使用CFD流体分析软件,模拟其内部瞬态流场和压力分布情况,并将仿真结果与理论分析结果进行对比。仿真结果表明:扭冲器出入口压降与入口速度呈线性关系,其工作状态稳定;撞击锤的运动由其两侧压差驱动,且能在各流道的配合下进行周向循环运动,保证了扭冲器运动的连续性;扭冲器出口压力和流速均稳定,验证了结构设计方案的可行性及实用性。所得结论为液动周向扭矩冲击发生器的设计及性能优化提供了参考依据。     

水射流射孔对套管冲击压力的数值模拟

为了进一步认识水力喷砂射孔过程及射孔成孔的形态,分析了靶距、砂粒体积分数和喷射速度对套管射孔压力的影响。采用射流理论、材料冲蚀理论和计算流体力学,利用计算机仿真软件,对不同靶距、砂粒体积分数和射流速度下的喷砂射孔进行数值研究。研究结果表明,随着靶距的减少,套管壁上的射孔压力增加; 随着靶距的增加,套管壁上产生的射孔压力面积增加; 射孔压力随着砂粒浓度和喷射速度的增加而增加。该研究结果可为水力喷砂射孔及套管射开孔型的优化研究提供参考。     

粒子冲击钻井钻头喷嘴流场数值模拟研究

为了考察粒子冲击钻井过程中,粒子流经钻头喷嘴的加速过程和流场分布规律,应用Fluent对粒子进入喷嘴后的流动进行数值模拟研究。运用标准κ-ε双方程模型,对双锥度喷嘴粒子射流流场进行仿真模拟,分析了射流压力、围压、粒子直径和粒子质量浓度等因素对粒子射流流场的影响。结果表明,粒子射流加速主要发生在喷嘴收缩段,在等速核前缘速度达到最大。粒子喷射速度和单位时间内通过喷嘴的粒子动能随射流压力增大而增加;粒子浓度越大,单位时间内通过喷嘴的粒子动能越大,破岩效率升高,但粒子浓度过大会导致其流动性差,反而不利于破岩。因此,粒子浓度对其冲击破岩效率的影响主要取决于破岩过程中哪种因素起主要作用。     

X80埋弧焊管焊接接头冲击韧性数值研究

针对管线钢埋弧焊焊接接头的冲击韧性问题,采用CCT图和温度场结合法预测了埋弧焊接HAZ组织,结合显微硬度确定了HAZ力学性能,利用有限元法ANSY/LS-DYNA显式动力学分析软件,建立了冲击试验过程的实体模型,并对焊接接头动态冲击过程进行了数值模拟.分别计算了缺口位于焊缝、HAZ以及母材时的冲击过程中的吸收功,分析了...     

螺旋输砂器模型试验相似设计及数值模拟

以HS210混砂车螺旋输砂器为原型,根据Bockinghamπ定理,参照实际的结构和工作参数,采用量纲分析法完成1∶2、1∶5的试验模型相似设计,并运用Fluent流体分析软件对原型及试验模型出砂口流量进行数值模拟。将模拟结果与相似准则的计算结果进行对比分析可知,模拟值比相似理论计算值偏高,但其误差均不超过22%,在一定程度上能够反映原型机的实际工作情况,证明对HS210螺旋输砂器模型试验的相似设计是可行的。     

页岩气储层裂缝系统影响产量的数值模拟研究

页岩气储层中的裂缝系统对页岩气产量有着重要的影响。以四川盆地志留系含气页岩气层为基础,利用数值模拟手段分析了页岩气储层的基质渗透率、裂缝连通性、裂缝密度（改造体积）、页岩气储层主裂缝与次裂缝对产量的影响,并对页岩气井的压后产量递减规律进行了分析。结果表明:基质渗透率越低,对完井方式和改造规模要求越高;在超低渗透页岩气储层中,只有相互连通的有效裂缝对产量有贡献;改造体积越大,压后产量和最终的采收率越高;相同改造体积下,主裂缝的发育程度对于初期产量的影响较大,但对最终采收率影响较小;页岩气井生产过程中的递减主要发生在投产初期的1.0～1.5 a,其递减率60%～70%。      

轴对称淹没水射流流场的数值模拟

根据轴对称淹没水射流破岩条件建立了流场的物理模型和数学模型 ,采用计算流体动力学的有限元软件ANSYS ,对紊动射流流场进行了数值模拟 ,说明轴对称淹没冲击射流流场结构包括射流区、漫流区、涡流区和冲击区 ;在离冲击面较远的区域内 ,射流区呈一定锥角线性扩展 ,与自由射流结构相同。射流在靠近被冲击面处有明显的收缩趋势 ,射流的上半段表现出自由射流的结构特征。被冲击表面上的滞止压力随着喷距和冲击半径的增大而迅速衰减。射流流场数值模拟结果与前人的实验结果吻合。     

裂缝三维延伸数值模拟与端部脱砂压裂技术

介绍了水力压裂裂缝三维延伸数值模拟模型方面的发展动态，包括拟三维模型（P3DHF）和全三维模型（3DHF），并阐述了部脱砂（TSO）压裂这种新兴压裂工艺技术的机理、设计方法、适用范围和施工注意事项。指出了目前端部脱砂压裂设计的不足，建议将裂缝三线延伸模拟技术、端部脱砂压裂技术和控缝高压裂技术结合起来进行综合研究。     

井下油管的流动诱导腐蚀数值模拟研究

根据现代流体力学的基本理论建立了流体运动的连续性方程、动量、湍流动能、湍流耗散率的守恒方程以及化学组分的传质守恒方程。根据流动诱导腐蚀的特点,建立了流动诱导腐蚀的数学模型。采用SIMPLE算法求解流动数学模型,用壁函数法计算了管壁附近湍流边界层的流体力学参数,并用VisualBasic6.0编制了计算机程序,对油管腐蚀过程进行了数值模拟。模拟结果表明,在正常生产过程中,油气井油管的中上部腐蚀严重,建议油管防腐工作的重点放在降低中上部油管的腐蚀方面。应用文中方法及求解程序,设计合理的油管直径及组合,可防止或减轻由于腐蚀、冲蚀等对油管造成的严重后果,减少油气井的维护费用,从而取得良好的经济效益。     

辫状河砂体形成过程的数值模拟

介绍了砂体形成过程数值模拟的基本特征，确立了数值模拟的控制方程，阐述了方程的主要数值解法。实例研究表明，在物理模拟与数值模拟给定条件基本一致的情况下，二者的冲刷及沉积特征具有较好的可比性，符合率在70％以上。     

基于ANSYS/LS-DYNA的海底管道受抛锚撞击动力学仿真

基于ANSYS/LS-DYNA动力学分析方法,对海底悬空管道受抛锚撞击过程进行了数值仿真。采用非线性弹簧模拟管—土之间的耦合作用,应用弹塑性碰撞理论求解了海底管道悬跨段受锚击部位的等效应力、应变时间历程,同时探讨了锚击速度、混凝土保护层对管道最大等效应力的影响。     

连续管焊接应力数值模拟分析

连续管的焊接应力对其质量与寿命有着重要影响。借助SYSWELD软件,依据连续管的材料性能,考虑焊接电弧力及其挖掘作用,选择双椭球形的热源模型,模拟连续管焊接过程,分析其焊接温度场及应力场。分析结果表明,焊缝处焊接残余应力不是均匀分布的,横向残余应力最大值出现在偏内径处,管的内外壁均受拉应力,且内径处比外径处大。纵向残余应力最大值出现在过热区,远离过热区的残余应力逐渐减小,而且逐渐由拉应力转变为压应力。