办公室置换通风的数值模拟

针对一个采用置换通风系统的典型办公室,建立了物理模型及数学模型,采用 κ-ε湍流模型结合壁面函数法对空调室内的湍流流动进行描述,采用有限客积法对控制方程进行离散,利用AirPak软件对不同工况下室内温度场、速度场进行了模拟计算,分析了送风温度、送风速度、送风口位置等因素对室内气流组织的影响。     

基于井-地瞬变电磁法的正演模拟研究

基于有限元仿真软件对地层中三维低阻异常体模型进行井-地瞬变电磁响应的正演模拟,考察异常体赋存深度、电阻率以及发射距离不同时对井-地瞬变电磁法探测效果的影响.模型计算结果表明:井-地瞬变电磁法的探测效果与目标异常体埋深有关,相较于深层目标,该方法对浅层目标的响应更显著;井-地瞬变电磁法的探测效果也受到目标异常体电阻率的影...     

海上油气田不压井作业工艺的可行性试验研究

不压井作业是指在井筒内有压力存在的情况下,不放喷、不压井,通过油管堵塞器与不压井作业设备的配合使用,克服井筒上顶力,进行强行起下或者下压作业的一种方法,不压井作业具备油气层保护和环境保护方面的条件和优势。为减少海上油气田井下作业对油气层的伤害及环境污染风险,最大限度地提高产能和采收率,保护环境,研究适合我国海洋油田工作环境和生产特点的不压井作业技术及其应用。基于现有不压井作业技术,结合海洋油气田的作业环境、井下生产管柱结构及常用的不压井装置,通过模拟海上气井实际工况,在陆地进行不压井作业施工试验。实验结果表明,通过对不压井作业技术的升级和对不压井设备的更新改造,可以应用于海上油气田作业。鉴于该技术和设备的结构特点,应用前需要对作业所在平台的大小、油气井井口结构和承载能力进行调研,以确保海上作业的安全、质量和时效。在海洋油气田的完井、修井作业中,推荐使用不压井作业技术。     

川西新场构造欠平衡钻井欠压值的确定

川西地区地层岩石致密、硬度大、可钻性差,机械钻速低,欠平衡钻井能有效提高机械钻速。由于该地区地层压力高、泥页岩发育稳定性差,要成功实施欠平衡钻井关键是确定合理的钻井液密度。为此,提出需要获得精确的地层孔隙压力和坍塌压力,确定合理的欠压值,为优化设计提供科学依据。在分析欠压实理论的基础上,运用伊顿法并利用测井资料,结合实测资料,建立了新场构造钻遇地层准确的孔隙压力;通过井壁力学理论分析,结合实钻井资料,确定了井眼扩大率为60%是新场构造允许井眼最大垮塌范围;然后依据井眼扩大率为60%时计算出地层坍塌压力,计算坍塌压力与孔隙压力之差表明,新场地区液体欠平衡钻井欠压值在0.3g/cm3左右。同时,根据建立的压力剖面,新场构造须二段地层坍塌压力、孔隙压力与上部须三段地层坍塌压力一致,目前以须二段为目的层的常规钻井四开次钻井井身结构可以进一步优化、简化,以利于提高钻井速度。     

基于CFD的填砾抽灌同井数值模拟

文章根据已有的填砾抽灌同井砂箱实验台,建立了两种不同尺寸的多区域耦合三维CFD模型,选取了热源井的抽水温度、逐时取热量和累计取热量进行模型验证。热源井抽水温度实验值与模拟值的吻合度较高,两种模型25 min内热源井累计取热量的相对误差分别为3.28%和5.56%。分析结果表明:砂箱的几何尺寸会对含水层流场和温度场的变化造成影响;回填砾石区会发生流贯通,中间隔断区的宽度与抽、回水区的间距会影响回水进入抽水区的速率,因此,应增大回水区与砂箱上顶板之间以及热源井与砂箱四壁之间的距离;应当增大中间隔断层的宽度以及抽、回水区的间距,以此来延缓流、热贯通的形成。     

基于ABAQUS的高强让压锚杆数值模拟及支护评价

为实现高强让压锚杆的剪切加固与主动让压性能在商业软件中的数值模拟,依据高强让压锚杆的力学模型和变形模式,考虑其横向剪切性质及主动让压性能,利用FORTRAN语言平台对材料二次开发,并嵌入ABAQUS软件平台,在此基础上引入有限元强度折减法,同时从围岩与锚杆两方面评价高强让压锚杆的支护效果。结合滇中引水工程楚雄取引水隧洞支护实例,进一步验证了高强让压锚杆支护的有效性,为高强让压锚杆的数值分析提供了一种新方法和一个新平台。     

柴油均质压燃发动机的循环模拟研究

建立了一个柴油均质压燃发动机的零维循环计算模型,用基元反应机理和感应时间（EMIT）模型预测着火正时,用拟合的对数正态分布函数计算不同工况的放热率。与试验的对比表明,模型能够比较准确地预测不同工况柴油均质压燃发动机的工作性能。用建立的模型分析了配气定时对柴油均质压燃燃烧过程的影响,计算表明配气定时可以控制均质压燃燃烧的运行工况范围。     

全氧燃烧浮法玻璃熔窑窑压的数值模拟

采用基于k-ε湍流模型、涡-耗散化学反应模型、P1辐射传热模型的数值模拟方法,研究了玻璃熔窑在全氧燃烧条件下烟气出口面积对窑内压力场和火焰空间的影响规律。研究结果表明,所选用的三维数学模型能够较为真实的反应全氧燃烧玻璃熔窑火焰空间的状态。随着烟气出口面积的增加,玻璃熔窑内压力下降,窑内平均压力与烟气出口面积符合指数衰减关系。当单侧烟气出口面积为0.36 m2时,窑内平均压力约为6 Pa。烟气出口面积改变对火焰形态以及温度场的影响不明显。因此改变烟气出口面积可以作为有效调节全氧燃烧浮法玻璃熔窑窑内压力技术手段,这为指导全氧燃烧玻璃熔窑的设计和运行提供了理论依据。     

二甲醚、乙醇和甲烷均质压燃的模拟比较

在相同条件下对二甲醚(methoxymethane,DME)、乙醇和甲烷进行均质压燃(homogeneous charge compression ignition,HCCI)燃烧的模拟,改变压缩始点的缸内温度及压力、压缩比、燃空当量比中的一个以考察其对三种燃料HCCI燃烧过程的影响.随着压缩始点温度和压力、压缩比的提高,三种燃料的着火时刻都提前;提高燃空当量比,DME的着火时刻提前,而甲烷和乙醇则相反;三种燃料低温下的主要脱氢途径都是与OH自由基发生的脱氢反应;三种燃料实现HCCI燃烧的条件不一样,模拟结果给出了大致的趋势.     

基于有限体积法的有压管道水锤计算

在水电站运行过程中,为了避免机组增减负荷产生的水锤威胁输水系统的安全,需要对有压管道中的水锤进行精确的模拟计算。基于有限体积法对有压管道水锤方程分别进行空间和时间尺度上的积分,并采用隐式的Crank-Nicolson格式对偏微分项进行处理,从而得到了具有二阶精度且无条件稳定的水锤方程离散格式。通过算例比较了该离散格式与特征线法的计算结果,结果表明,新推导的离散格式在计算有压管道水锤问题时具有较高的精度且稳定性较好。     

柴油均质压燃燃烧(HCCI)的计算模拟研究

通过可模拟均质压燃燃烧(HCCI)的计算程序分析了进气温度、压缩比、过量空气系数、EGR率等参数对柴油机HCCI的影响,同时确定HCCI可行的工况范围。计算所得出的HCCI可行范围和优化工况对相应燃烧试验具有指导作用。     

热渗耦合的地下水源热泵抽灌井传热数值模拟

基于达西定律,分析了饱和区土壤中地下水源热泵抽灌井传热机制,构建了热渗耦合共同作用下的数学模型,研究了有无地下水渗流及渗流速度对抽灌井周围温度场变化的影响,使用COMSOL Multiphysics软件对建立的模型进行了分析模拟.实例结果表明,该模型具有较好的适用性,为系统的优化设计与参数合理匹配提供了理论支持.     

汽油压燃发动机中燃烧化学动力学特性的模拟

利用PRF70掺混燃料作为汽油表征燃料进行仿真研究,将三维计算软件CONVERGE和Chemkin结合,研究了汽油压燃燃烧反应过程的主要放热反应并对其进行了相关的化学反应路径分析。结果表明:在汽油压燃燃烧反应过程中,不同反应对总放热率的贡献不同,由HCO+O_2CO+HO_2、CH2O+OHHCO+H2O、CH2CCH2OH+O_2CH2OH+CO+CH2O是燃料燃烧过程中对放热贡献最大的3个反应,其放出的热量远大于其他反应;汽油压燃燃烧反应过程中参与夺氢反应的自由基主要有4种,分别是HO_2、OH、H、O,在不同曲轴转角处上述4种自由基参与夺氢反应的重要性不同,HO_2夺氢反应所占比例始终领先其他3种,H、O参与的夺氢反应所占比例随曲轴转角的增加而增加,相应的OH参与夺氢反应所占比例减少;汽油压燃燃烧反应过程中,随着曲轴转角的变化,缸内温度升高,异辛烷发生高温裂解的比例增加。     

基于Aspen Plus的氨法脱硫单塔系统流程模拟

以氨法脱硫单塔系统的化工过程作为研究对象,用Aspen Plus流程模拟软件对其脱硫系统的吸收、中和和氧化过程进行了模拟,得到了各节点的物质流量及组分、化学反应的参数条件、脱硫效率、产品的质量等,并对该工艺主要运行参数对脱硫效率的影响进行了分析.结果表明:脱硫效率随着入口烟气中SO2质量浓度的增加而降低,随着液气比的增大而提高,且液气比在7.5～10L/m3时,脱硫效率高于95%,随着烟气量的增加而降低,随着氨液量的增加而提高,但当氨液量增加到一定量时,脱硫效率反而呈下降趋势.     

柴油射流控制压燃放热过程的数值模拟

针对双直喷型柴油射流控制压燃模式的放热过程,通过三维数值模拟耦合简化化学反应动力学机理,对该模式高温放热过程中存在的独立两阶段特性开展研究.结果表明:射流压缩自燃阶段受到柴油射流压缩自燃的主导,同时周围的部分预混合气也参与燃烧.随着缸内温度和压力的升高,达到预混合气的自燃条件,在压缩上止点后6°CA附近,独立区域内预混...     

顺压梯度环境下成型孔气膜冷却射流的大涡模拟

为了研究燃气轮机透平内部流向压力梯度(Streamwise Pressure Gradient, SPG)对气膜冷却效果的影响。采用大涡模拟(Large Eddy Simulation, LES)方法研究了在密度比1.5,吹风比1.6,孔出口加速系数K=1×10~(-6)条件下成型孔的冷却特性。通过实验对LES结果进行验证,比较零压梯度(Zero Pressure Gradient, ZPG)和顺压梯度(Favorable Pressure Gradient, FPG)的雷诺时均模拟(Reynolds Average Navier-Stokes, RANS)结果,并分析LES得到的时均流场和瞬时流场。结果表明:FPG促进发卡涡生成,促进主流和射流的掺混,同时抑制发卡涡抬升,对冷却有利。     

催化燃烧对均质压燃发动机排放影响的数值模拟

通过耦合DETCHEM软件包及CHEMKIN软件包中的SENKIN模块,对活塞顶涂有催化剂的均质压燃(HCCI)发动机的燃烧过程进行了数值计算,建立了多区模型.利用此模型分析了催化燃烧对HCCI发动机缸内温度、热释放速率以及未燃碳氢化合物(UHC)、氮氧化合物(NOx)、一氧化碳(CO)排放的影响,结果表明催化燃烧能降低UHC、CO的排放,但NOx的排放会有所升高.对不同催化剂及混合催化剂对HCCI发动机缸内温度、热释放速率以及UHC、NOx、CO排放的影响进行了探索,结果表明,和金属铂相比,以铑作催化剂时UHC的排放降低,但NOx、CO排放会有所升高;采用500/0Pt-500/0Rh的混合催化剂时,UHC、NOx的排放介于1000/0Pt与1000/0Rh之间,但CO的排放却比采用1000/0Pt与1000/0Rh时都要低.     

基于模糊聚类法的无资料流域水文过程模拟

以流域面积、平均高程、平均坡度、长度、平均宽度、形状系数及平均曲率作为相似分析指标,采用模糊聚类法对新安江流域内12个有观测资料的子流域进行相似分析。在相似程度λ取0.837时将子流域分为两组,即岩前、渔梁、万安坝、屯溪、源口、临溪、月潭及良干流域为一组,屯溪作为参证流域;百罗畈、中洲、流口及上邹畈流域为一组,流口作为参证流域。通过新安江模型进行参数率定与移植,验证流域模拟结果的相对径流误差在±20%范围以内,即在规定的许可误差范围内,表明采用模糊聚类法的参数移植模拟计算能较好地反映径流的变化过程。     

基于Flow-3D的高速水流无压溢洪洞内消能工数值模拟

针对目前高速水流消能形式存在的缺点,基于Flow-3D软件,采用RNGκ-ε模型、Tru-VOF法模拟了无压洞式溢洪道内消能墩附近的水流运动特性,结合洞塞式消能工的消能机理和水工模型试验,对比分析了内消能墩附近的水流流态、流速分布、压强分布、水面线和消能率等。结果表明,在控制断面束窄度的条件下,消能墩附近流态不会影响洞内安全,消能效果较好,消能墩对墩后水流影响距离较短,为在洞内设置多组消能墩提供了依据。研究成果可为类似工程提供参考。