幂律-牛顿流体圆管分层层流的数值模拟

从流体力学中N－S方程出发，建立了幂律－牛顿流体圆管两相分层层流流动的数学模型。通过幂律－牛顿流体两相分层层流的相互作用的流体力学分析，提出了两相流动界面的耦合条件，从而得到了一组完整描述幂律－牛顿流体两相圆管分层流的数学方程，由于非牛顿流体的N－S方程是非线性，求解析解十分困难。通过巧妙的线性化方法，再通过数值求解幂律－牛顿流体分层流的数学方程，得到了对工程实际应用有重要价值的流动规律。应用幂律－牛顿流体圆管两相分层层流的流动规律，可以实现部分高粘幂律流体的高效输送，其节能效果十分惊人。     

幂律流体三维脉动流场数值模拟

利用ANSYS软件，模拟了振动诱导单螺杆挤出机熔体输送段中非牛顿幂律流体的三维脉动流场，得到了三维脉动流场的瞬时速度分布及螺槽中物料的流动轨迹。结果表明，在脉动流场作用下，非牛顿流体的瞬时速度响应与在驱动壁面上所施加的正弦形式的脉动驱动形式不同，横螺槽方向的环流中心位置受幂律指数影响，且发生周期性改变。振动的引入使得在相同的时间内，物料的流动路程增加，且可增大物料的平均停留时间，有利于改善混合效果。     

Drag characteristics of power law fluids on an upstream moving surface

The specific problem to be considered here concerns the boundary layer problem of a non-Newtonian fluid on a flat plate in length, whose surface has a constant velocity opposite in the direction to that of the mainstream with Uw 〉〉 U∞, or alternatively when the plate surface velocity is kept fixed but the stream speed is reduced to zero. A theoretical analysis for a boundary layer flow is made and the self-similar equation is determined. Solutions are presented numerically for special power index and the associated transfer behavior is discussed.     

幂律流体在螺旋管内的流动特性分析

能源开采利用过程中所涉及的流体绝大多数为非牛顿幂律流体,分析幂律流体在螺旋管内的流动特性,可为工业生产提供理论参考。文章选取6种尺寸螺旋管模型,以幂律流体黄原胶溶液为介质,对绝热边界条件下管内流动特性进行数值模拟,对比分析不同工况下沿程阻力系数λ的变化趋势,探讨多个因素对流动特性的影响规律。结果表明:螺旋管内流体层流流动时,λ随雷诺数增加而减小,其减小的趋势随着雷诺数增加逐渐趋于平缓;螺旋管内流体湍流流动时,λ随相对粗糙度增加而增加,在相对粗糙度较小时,λ值先随雷诺数增加而减小,后随雷诺数增加而增加;相较于无量纲螺距,螺旋管曲率变化对流动阻力的影响更明显;矩形截面螺旋管道中,幂律流体层流、湍流流动所产生的λ均远大于当量直径相同的圆形截面螺旋管道。     

幂律流体同心环空螺旋流数值模拟

环空螺旋流是钻井液在钻井作业中常见的一种流型，怎样方便、快速及高精度地计算其流速场与压力梯度是一个重要工程问题。提出直接利用线性化迭代法求解幂律流体在环空中螺旋流的流场及压力梯度，避免了求解非线性方程组而可能出现迭代发散的问题，该线性化迭代算法真实可信，精确度高。使用线性化迭代算法，仅以求解两个三对角线性方程组为一次循环，运算速度快，占用时间少，精度高，收敛性得到可靠保证，是矿场使用的好方法，为矿场作业中水力参数设计提供了科学依据。     

低渗透稠油油藏水平井产能计算新方法

依据水平井稳态条件下的渗流特征及宋付权提出的水平井生产时形成等压旋转椭球面的理论,将低渗透幂律流体型稠油油藏水平井的渗流场更加精确地划分为内、中、外三个区域,并分别推导出了各区域内水平井的稳态产能公式。依据区域边界流量和压力相等的原则,建立了关于边界压力的非线性方程组,采用Newton-Raphson方法进行数值求解,最终可求得水平井的产量。通过计算结果与估算最大产量的对比结果证明了该方法的有效性和实用性。对幂律指数、启动压力梯度和水平井井段长度与水平井产能关系的分析结果表明,幂律指数 n>0.8时,各参数对水平井产能的影响较大;n≤0.8时,影响较小。水平井产量和启动压力梯度之间呈线性关系,水平井井段长度不影响水平井产量的变化率,而幂律指数 (n>0.8) 影响水平井产量的变化率。     

稠油油藏试井技术理论研究及应用

依据稠油油藏非牛顿幂律流体渗流理论，建立了均质，均质复合介质储层数学模型，并编制了一套稠油试井分析软件，并对典型曲线的影响因素进行了深入地分析，通过现场实例应用，取得了稠油开发的重要参数，认为理论方法符合油生产实际情况，对稠油开发提供了可靠的依据。     

非牛顿钻井流体流动计算机智能解析方法

钻井液体在环形钻杆空间中的运动,可归结为幂律流体管内流动和螺旋流动。由于幂律流体的本构方程,在运动方程中产生速度梯度的非线性项,求解过程比较复杂。因此应用计算机符号运算、改进的Kantorovich变分法和幂律流体模型相结合,并采用局部线性化的方法,提出了解决运动方程中出现的非线性问题的方法,即计算智能解析方法应用于非线性问题,研究了幂律流体管内非定常流动,研究方法及其结果可以推广到幂律流体螺旋流动情形。