轴向流固定床反应器内渗流方程的力学分析

根据轴向流固定床反应器内部固定床层中流体的流动特性，建立了渗流模型与渗流基本方程，并对渗透阻力及其他作用力进行了力学分析与讨论。     

低渗透孔隙-裂隙介质气体非线性渗流运动方程

已有的煤层气渗流研究基于达西定律,而实验表明低渗透介质气体渗流为非线性流。采用实验、理论与计算相结合的方法建立低渗透孔隙-裂隙介质气体非线性渗流运动方程。实验结果表明,低渗透孔隙-裂隙介质气体渗流曲线是从较低压力梯度下的凹形曲线至较高压力梯度下的直线,是连续变化的曲线,直线延长线不通过坐标原点,存在拟启动压力梯度。根据该普遍特征,建立了非线性渗流运动方程。其参数量纲与物理意义清楚,运动方程计算的理论曲线与实验结果吻合很好,达西定律是运动方程的特例,运动方程可运用于低渗透孔隙-裂隙介质气体渗流理论及开发计算研究。     

煤层瓦斯实用动力学方程及其有限元解法

把瓦斯排放过程中煤层中孔、大孔和裂隙内的游离瓦斯和微孔、小孔内的吸附相瓦斯处理作准热力平衡、准化学势平衡状态，把吸附相瓦斯的解吸处理作游离瓦斯的不定常、连续分布解吸源，把游离瓦斯在煤层中的运动处理作多孔介质内不定常、可压缩、有连续分布源的线性渗流运动，然后利用守衡原理和达西渗流定律建立了煤层瓦斯实用动力学方程，并给出其Ｇａｌｅｒｋｉｎ有限元解法．文末，介绍了煤层瓦斯实用动力学方程的一个应用算例．     

低渗透气藏产能方程的改进

低渗透气藏在成藏机理上与中高渗透气藏存在较大差别,若将中高渗透储层的开发理论和技术应用于低渗透储层必将产生较大误差.通过分析致密气藏成因、储层特征及渗流机理,考虑影响低渗透气藏渗透率的因素,将低渗透气藏低速渗流的指数式方程简化为达西渗流方程,建立改进的低渗透气藏产能方程,并给出该方程的求解方法.通过实例分析论证了此方法的可靠性和实用性.     

含瓦斯煤体非线性渗流模型

以前期获得的实验研究成果为基础,基于力学平衡方程,建立了描述瓦斯气体渗流特征的非线性渗流方程.分析了煤与瓦斯气体分子间的吸附作用对渗流过程的影响.结合自行设计的煤岩渗透特性测试装置,提出了确定非线性渗流关键参数的新方法.结果表明:达西定律需经修正方能描述瓦斯气体在煤体内的流动,煤与瓦斯气体分子间的吸附作用对瓦斯渗流影响显著.含瓦斯煤体内,非线性附加阻力来源于基质膨胀、边界层影响、吸附的动态传质过程.     

低渗透油藏超高压注水工艺在江汉油田的应用

低渗透油藏渗流阻力大,注水启动压力高,常规注水驱油效果差。超高压注水能有效克服渗流阻力,增大注水量,提高驱油效果。超高压注水采用的撬装式注水站,具有投资小、施工周期短、工艺简单、可移动易地重复使用的特点。     

低渗透油藏微乳液驱非线性渗流规律研究

以低渗透油藏为研究主体,分析低渗透岩心微观渗流特征,对比低渗透油藏水驱和微乳液驱条件下启动压力梯度的变化,从引起低渗透油藏存在启动压力梯度的边界层性质出发,研究低渗透油藏表面活性剂微乳液驱条件下的低速非线性渗流规律,建立相应的非达西渗流方程,并通过模拟已实验过的低渗透油藏岩样的实验结果来验证所建立非达西渗流方程的准确性。     

自由表面效应对结构动力响应的影响

在计算海浪对单个小直径圆柱作用力的过程中．将圆柱考虑为一个理想化的广义单自由度体系，研究了自由表面效应对圆柱动力响应的影响，并利用莫里森方程对其中的阻力项进行线性化，同时结合随机振动的相关理论，得出了圆柱响应谱的表达式。与不考虑自由表面效应的结果进行了比较．     

跳汰过程中水流运动的数学模拟

跳汰分选过程是水和颗粒两相流在交变力场作用下，实现颗粒按密度分层的运动过程．研究水流运动特性，对控制和改善颗粒分层状况有重要作用．针对模型跳汰实验系统中水流运动特性，利用高速动态分析系统，研究了跳汰过程中水流的运动参数方程．在对实时采集的大量数据观察分析的基础上，提出了一整套水流运动方程．结果表明，水流运动的位移曲线特性符合阻尼强迫振动规律，水流运动的位移、速度、加速度、受力、动能等运动参数与跳汰机风压有直接的线性关系，与跳汰周期、阻力、床层松散度等跳汰参数有明确的非线性关系．     

一维无源对流扩散方程的近场动力学计算格式

为了深入研究对流扩散问题,本文针对一维无源对流扩散方程给出了利用近场动力学理论求解方程的一般计算格式.推导出了对流项的收敛时间步长计算公式,并采用迎风格式对一维无源对流方程进行验证,证明了近场动力学可以用于求解对流项,随后引入无量纲数Pe,对对流扩散中的占优情况进行判断,最终得到同时满足对流项和扩散项收敛要求的时间步长...     

薄层底水油藏部分打开直井试井解释方法研究

底水油藏在我国较为常见,建立了薄层底水油藏瞬时点源扩散方程,利用Lord Kelvin点源解、叠加原理、镜像反应等获得了该类油藏渗流微分方程的基本解,利用Poisson叠加公式简化表达式,结合点源函数的思想求解了薄层底水油藏直井压力响应函数,计算得到了无因次压力和压力导数双对数理论图版,并在此基础上分析了薄层底水油藏直井渗流特征及其影响因素,编制了试井解释软件.     

固定床反应器内化学反应渗流场的基本方程组

通过对固定床反应器内气体的化学反应过程、渗流流动过程、传热传质过程的分析与耦合，得到化学反应渗流场的基本方程组，详细推导了带有化学反应的渗流流动的能量方程，并对能量方程中各项进行说明，以氨的合成反应为例，写出了化学动力学各方程的具体形式。     

多孔介质内流体流动的大涡格子Boltzmann方法研究

为研究多孔介质内流动随Re数变化的特点,采用结合Smagorinsky亚格子模型的格子Boltzmann方法(LES-LBM)对多孔介质内流动进行了数值模拟.结果表明：多孔介质内的单相流动在高Re数时会表现出复杂的非线性现象;LES-LBM克服了传统LBGK方法模拟高Re数流动时容易产生数值不稳定的缺点,能清晰地描述出多孔介质内流动存在的3个区域,即低速时的线性达西区、过渡区和高速时的非线性二次区;不同Re下的流线图还说明微观的惯性作用最终导致了多孔介质宏观上的非线性现象,多孔介质流动呈现明显的多尺度特征.进一步分析计算结果可以证明：LES-LBM方法能准确地验证Darcy-Forchhimer阻力方程,Darcy-Forchhimer总阻力随Re数增加而增加,随孔隙率增加而减小,并且小孔隙率下的Forchhimer阻力占总阻力比例小于大孔隙率时的比例.     

嵌入不透水球体复合多孔介质渗流场分析

嵌入不透水球体的复合多孔介质广泛存在于地下水渗流领域,由于不透水球体的影响,多孔介质中的水在流经不透水球体时发生绕流,且距离球体越近绕流现象越明显。为求解该复合介质的渗流场和等效渗透系数,在球坐标系下采用非线性Brinkman-extended Darcy方程,以无穷远处单向来流均匀和球面不滑移条件作为边界条件,求解出球体周围渗流流速与压强的解析解。分析该解析解表达式可知,此复合介质渗流场流速和压强分布与多孔介质基质的渗透率和地下水动力粘滞系数有关。在此基础上对渗流场流速进行积分,求出了Darcy流平均流速,并将平均流速表达式与Darcy公式表达式进行对比,得出等效渗透系数表达式,并且理论证明球体与多孔介质的相对尺寸是影响复合介质等效渗透系数的最主要因素。最后以一定级配的砂作为多孔介质基质,用直径分别为4cm、6cm、8cm的三种有机玻璃球体作为不透水球体,自制试验装置,开展了嵌入不透水球体复合多孔介质的常水头渗流试验。试验中控制多孔介质基质的压实度来保证其渗透系数基本不变,改变填充在多孔介质基质中的不透水球体进行渗流试验,对每一个不透水球体分别进行三组试验,取平均值作为试验结果。试验结果与理论计算的等效渗透系数值误差较小,验证了所推求嵌入不透水球体复合多孔介质渗流场的正确性。     

双渗渗流数学模型的精确解

针对双渗油藏的渗流特征，在两渗流层之间存在流体的交换；以往的双渗油藏并没有考虑流体之间的渗流，仅仅将两层之间的流体交换作为源和汇；在此考虑了两层之间渗流耦合的微分方程及压差对两层的影响，对方程采用无因次化，而将方程简化，通过正交换获得该模型的精确解，该解对理解双渗油藏的渗流规律和试井分析都具有重要的指导意义。     

低渗透气藏气体渗流速度修正式

渗流的基本规律达西定律,是100多年前法国水利工程师达西提出的,他是通过液体实验得到的.对于气体渗流来讲,存在着滑脱效应,特别是在低渗、低速和低压时,滑脱效应更为显著.在考虑了气体渗流的特点后,结合分子扩散理论得到了考虑滑脱效应的气体渗流速度方程,为进一步开展低渗透气藏渗流理论研究,油藏工程研究和动态分析建立了基础.     

分形双孔介质油藏试井分析解的相似结构

针对分形双孔介质油藏，建立了考虑井筒储集、表皮效应和三种外边界（无穷大、定压、封闭）条件下的试井分析模型；利用Laplace变换，在Laplace空间中得到了储层压力和井底压力分布的精确解；经全面和深入的分析，发现了描述该类油藏在三种外边界条件下的渗流特征的解式之间具有的相似结构，并作了进一步的讨论。     

轴向运动纱线非线性动力学

以两端约束的轴向运动纱线为分析对象，建立了相应的线性波动方程。采用Galerkin截断法，获得了描述轴向运动纱线的横向振动一阶近似常微分方程。基于多尺度法，重点研究了系统主参激共振时系统的稳定性问题，获得了稳定性临界曲线的近似解析表达形式。研究结果表明，稳定性区域与轴向运动平均速度V0及波动速度幅值V1密切相关，V0与V1越大，不稳定区间越宽。     

考虑裂隙的多孔介质中对流扩散现象的仿真模拟

为研究裂隙多孔介质中的对流扩散现象,采用光滑粒子流体动力学(SPH)方法从孔隙尺度下模拟了裂隙中孔隙水的流动过程,仿真实现了考虑裂隙时溶质穿透多孔介质的真实运移过程,并提出一种简化处理的两流区模型对穿透过程加以描述.计算中首先采用SPH方法求解纳维斯托克斯方程,建立能考虑复杂多孔颗粒边界的二维流场模型,并基于此模型进行了溶质穿透三种不同裂隙宽度的多孔介质的仿真实验.随着介质中裂隙宽度增大,裂隙区域流速与基质区域流速差增大,穿透曲线中早期穿透和拖尾现象越明显;采用两流区模型能够描述这一现象,但一般化的模型难以得到精确解,因此提出一种简化处理办法,并给出了该简化模型的解析解.结果表明,该简化模型能够很好地描述裂隙多孔介质中溶质的运移规律,并可反演得到裂隙流中对流扩散的相关参数.     

二维可压缩可混溶流体驱动问题特征差分法的最大模估计

二维可压缩可混溶流体驱动问题的数学模型包含三个非线性发展方程。对此结合特征差分法和双线性插值方法来求解,并采用最大模估计该格式的收敛性。