变系数位势问题的Trefftz有限元法

根据杂交泛函,将变系数位势问题在单元水平上转化为正交各向异性位势问题,近似认为材料性质在每个单元内保持不变,从而提出了基于完备解的Trefftz有限元模型.数值算例表明,所得结果与解析解相当吻合.     

某CT/1250型缝焊机焊接小车的优化设计

建立了某CT/1250型缝焊机C型焊接小车的有限元模型,基于ANSYS Workbench软件首先在多工况静力学分析基础上进行拓扑优化分析,然后对优化改进后的模型相关结构参数进行敏感性分析,最后以模型质量最小为目标,以最大形变位移小于1mm为约束条件,对结构参数进行优化设计。结果表明,通过拓扑优化及参数优化,原模型总质量、最大形变位移、最大等效应力分别减小了10.7%、51.8%、68.1%。从而消除了原模型因刚度不足引起焊缝质量下降及原模型加工下料较困难的问题,同时降低了制造成本。这里为同类型产品的结构设计提供了有价值的参考。     

双液滴同时撞击粗糙多孔介质表面的数值模拟

为了探究双液滴同时撞击粗糙多孔介质表面的动态行为,课题组通过使用凹凸槽来代替表面粗糙度的方法,并用VOF模型追踪液滴形态变化,最后再利用PISO算法进行数值模拟计算.课题组分析了液滴特性和多孔介质特性对液滴铺展长度的影响,以及2液滴碰撞后对射流高度的影响.研究结果表明:随着韦伯数We的增加,液滴射流高度和铺展长度都增加...     

液滴撞击恒温多孔介质表面的数值模拟

为探究多孔介质物性参数对液滴撞击动力学的影响,笔者基于恒温多孔材料的表面温度T_p、孔隙度Φ、平均颗粒直径d_p以及接触角θ等参数对液滴变形过程进行了数值研究。借助计算流体力学软件FLUENT进行数值模拟,基于局部热平衡(local thermal equilibrium, LTE)假设,观察液滴在宏观概化多孔介质模型中的铺展与渗透过程。研究发现：液滴的铺展和渗透之间是相互竞争的。恒温多孔介质的表面温度越高,液滴的渗透能力越强;孔隙率越大,液滴的渗透深度越大;平均颗粒直径越小,液滴的铺展半径越大;液滴的接触角越大,湿润性能则越差,铺展半径越小。     

地下各种压力之间关系式的修正

目前在钻井工程中普遍采用的地下各种压力之间的关系式是不严格的，研究把岩石视为多孔介质，从多孔介质的角度出发，重新建立上覆岩层压力，孔隙流体压力、基岩应力之间的关系式，该式包含了岩石作为多孔介质的一个重要参数孔隙度Φ。     

反九点注采井网油井见水时间解析公式

以渗流力学理论为基础,推导给出了均匀各向同性储层反九点方式注采井网见水时间的解析公式,并对其进行了油田实例的验证.然后针对人工压裂储层对以上公式进行了修正,并应用于低渗透油田人工裂缝的诊断.油田实例分析表明计算结果与大地电位法裂缝监测及井间示踪剂测试结果吻合较好,为油田开发中预测见水时间这一指标提供了一种重要手段,同时亦可用于反算人工压裂井裂缝半长等重要参数,从而合理控制压裂规模,指导压裂设计.     

重复压裂造缝机理研究

从岩石破坏基本机制入手,研究重复压裂造缝机理。通过分析目的井层天然裂缝分布特征、地应力场和岩石力学特征以及射孔完井工艺、开采因素、压裂工艺等对于重复压裂造缝的影响,给出了具有天然裂缝低渗透储层重复压裂造新缝的理论判据。以安塞油田王窑区块为例,进行了具体实例分析。结果表明,裂缝转向并不等同于地应力场转向,即便地应力场不发生变化,也可通过采取其他合适的压裂措施或工艺来实现裂缝转向。     

射孔完井条件下地层破裂压力修正公式

在重新考察垂直井射孔完井条件下孔眼的应力状态后,利用替代方法给出了某一射孔深度处的孔眼壁面出现破裂所需要注入压力的计算公式.但分析公式,发现人工裂缝将会在射孔根部位置出现,于是给出了相应的地层破裂压力计算修正公式.研究结果袁明,计算修正公式与原公式对比,更能反映射孔完井条件下地层的应力状态和实际情况,可供油田的钻井和压裂设计作参考.     

含内热源管内填充多孔介质的强迫对流传热解析解

基于非局部热平衡假设,研究了管内填充多孔介质的强迫对流传热问题.在附于多孔介质圆柱的外表面施加恒定热流,采用Darcy动量方程描述多孔介质内流体的流动.为考虑工程实际中可能的物理或化学发热源,将多孔介质液相和固相内热源引入传热模型中,获得了液相和固相温度分布的解析解,同时推导了表征传热性能的Nusselt数显式表达式.计算结果表明:计算解析解与文献[10]推导的解析解吻合良好,固相内热源强度愈高,液相和固相温差愈大,Nusselt数愈小,传热性能愈差.此外,还解释了管壁处液相和固相温度梯度出现分岔的原因.     

双分散多孔介质圆管通道中骨架发热对强迫对流传热的影响

多孔介质填塞是传热强化的有效方法之一。与单分散(普通)多孔介质相比,双分散多孔介质含有多孔骨架相和裂纹相,流体充满裂纹相(大孔隙)和多孔骨架相内小孔隙,因此具有更大的比表面积。基于双速度-双温度模型,分析了恒热流边界条件下双分散多孔介质圆管通道的强迫对流传热,并推导了两相的无量纲温度以及Nu的解析解。参数分析表明,多孔骨架发热会在通道壁-双分散多孔介质交界面上出现热流(温度梯度)分岔现象,并从数学和传热学角度阐释了其发生机理。在骨架吸热情形下,单分散和双分散多孔介质通道的Nu均呈现不连续特征,而对于双分散多孔介质通道,当有效导热系数比较大时,这种不连续特征仅出现在骨架生热情形。并且分析了Nu的渐近行为。