催化裂化结焦催化剂烧焦再生模型的研究(III)——模型求解与验证

根据结焦沸石催化剂烧焦再生数学模型为二阶非线性偏微分方程的特点 ,提出采用正交配置方法进行方程离散 ;对离散得到的病态非线性常微分方程组 ,经过比较 ,采用显式变步长龙格 库塔法进行求解 ,从而避免了计算Jacobi矩阵和其逆矩阵 ,提高了计算精度和计算速度。对比表明 ,该模型的结果与文献数据和实验数据比较吻合 ,具有一定的可靠性和准确性 ,可在工业中应用     

催化裂化结焦催化剂烧焦再生模型的研究(Ⅲ)--模型求解与验证

根据结焦沸石催化剂烧焦再生数学模型为二阶非线性偏微分方程的特点,提出采用正交配置方法进行方程离散;对离散得到的病态非线性常微分方程组,经过比较,采用显式变步长龙格-库塔法进行求解,从而避免了计算Jacobi矩阵和其逆矩阵,提高了计算精度和计算速度.对比表明,该模型的结果与文献数据和实验数据比较吻合,具有一定的可靠性和准确性,可在工业中应用.     

多级套筒调节阀流场数值模拟与流量特性研究

以连续性方程、三维雷诺平均N S方程和基于各向同性涡黏性理论的kε方程组成多级套筒调节阀内部流动数值模拟的控制方程组,依据数值计算要求,设定适当的边界条件,采用结构与非结构网格相结合有限体积法对控制方程组进行离散;应用CFD软件对多级套筒调节阀内部流场进行内三维湍流流动数值模拟,分别对其压力场、速度场和迹线分布进行了分析。结果表明多级套筒结构的设计能较好地改进阀内流动状况,实现压力的渐变,有效地避免汽蚀现象的发生。在设计过程中引入了CFD仿真实验,研究了多级套筒调节阀的流量特性,提高了样机试制的成功率,缩短了开发周期,降低了成本,从而为多级套筒调节阀的设计与研究提供借鉴。     

气井控制储量评价方法

评价气井控制储量是调整气田开发井网的重要环节,关系到气井工作效率和气藏最终采收率.针对气体非线性渗流问题,采用Russell拟压力函数和Meunier拟时间函数对气体非线性渗流控制方程组线性化,得到了与液体渗流控制方程组参数一一对应的气体渗流控制方程组.使用Duhamel褶积和拟稳态流动方程导出了简约的广义拟稳态渗流控制方程,反映了封闭气藏中气井在变产量同时变流压条件下的拟稳态生产动态特征,由此建立了利用生产数据评价气井控制储量的计算方法,可用于普通直气井、有水力垂直裂缝的直气井以及普通水平气井.通过实例分析给出了该方法的应用步骤和主要计算公式.     

基于Fluent的稠油定向井扶正器流场数值模拟

扶正器是定向井有杆泵抽油系统必要的井下工具。基于计算流体动力学方法建立了定向井内稠油通过扶正器流动的数学模型。稠油在扶正器周围的环空流动过程中,假设计算流场为定常等温流场,利用三维CFD仿真技术,以FLUENT软件为数值模拟平台,采用有限体积法离散上述控制方程组。为减少数值扩散,针对流动控制方程的特点,连续性方程、动量方程、湍动能方程和湍动能耗散方程均采用二阶迎风格式离散计算,选用SIMPLE算法进行压力速度耦合。     

干空气钻井中环空携岩理论研究

本文从两相流的连续性方程和动量方程入手，研究和计算出了既反映多相流实际流动情况，又能应用于现场的环空颗粒运动微分方程。     

ZJ45J钻机起升系统动力学的试验研究

分析和研究了ZJ45J钻机起升动力学试验所获得的示波图及数据,推荐了可用于实际生产的参数。此外,还着重对钻机吊升机构和起升系统的起升动力学问题开展了研究,确立了多自由度的力学模型,建立了运动微分方程。运用斯.铁摩辛柯等人的理论求得了方程组的解析解及动载系数。最后利用电子计算机求得了运动方程的数值解及动载系数值。     

高产自喷井和气举井油管长度的压力分布计算

最近几年在苏联气举采油法得到了广泛推广。多数气举井的产液量都很高(在300m~3/d 以上)。在设计矿场气举装置以及解决其它的实际问题时,必须确定气液举升管长度范围内的压力分布。建议对高产井采用建立在气液混合物流动的均质模型基础上的方法。气液混合物的稳定流动过程,可用流动方程、连续性方程和能量方程这三个主要方程式来描述。气液混合物流动微分方程具有以下形     

波动方程的有限元解法

在波动方程的经典解法中,初始条件与边界条件都要充分光滑,介质系数也不能出现间断.但是在地震勘探中常需考虑介质系数在区域的不同部分为分块常数的情况,这就导致了具间断系数的波动方程的研究,这类问题是没有经典解的.为此,必须把解的概念加以拓广.相对于经典解来说,这种拓广了的解称为定解问题的广义解.本文遵循偏微分方程的泛函方法关于弱解的定义,定义波动方程混合问题的弱解(弱解也是一种广义解),并直接由弱解引进有限元法.本文最后把一个二阶常微分方程组的柯西问题化为一个Volterra积分方程组,并用迭代法求解.     

钻井液影响下多扶正器钻柱振动的理论分析

根据动力学基本理论的分析认为,钻井液流体对多扶正器钻柱横振振型的影响主要来源于流体的科氏惯力。据此,推导了考虑钻井液流动影响的多扶正器钻柱横向振动的微分方程,并用拉普拉斯变换理论中的有理分式反演法、延迟定理、位移定理、卷积定理等求解了该微分方程,给出了考虑钻井液流动影响的多扶正器钻柱横向振动的频率方程和振型函数的精确解析式。与忽略钻井液影响的结果比较,其频率方程,振型函数要复杂得多,需要用计算机编程求解,但这一新的课题有待继续研究。     

三维初至折射波静校正算法分析

采用时间项技术的三维初至折射波静校正方法在求解大型方程组时由于方程组的病态性质将遇到困难。本文利用折叠技术，将地震采集初至数据进行折叠处理，能基本消除高速层顶面旅行时的影响，再通过SIRT方法求解，不仅可以消除方程组的病态问题，而且可以在保证精度的情况下大幅度地减少方程的数目，显著提高求解的速度。经过理论资料和实际资料分别进行不同静校正量的处理效果对比，验证了此法的正确性和有效性。     

Iterative coupling reservoir simulation on high performance computers

In this paper, the iterative coupling approach is proposed for applications to solving multiphase flow equation systems in reservoir simulation, as it provides a more flexible time-stepping strategy than existing approaches. The iterative method decouples the whole equation systems into pressure and saturation/concentration equations, and then solves them in sequence, implicitly and semi-implicitly. At each time step, a series of iterations are computed, which involve solving linearized equations using specific tolerances that are iteration dependent. Following convergence of subproblems, material balance is checked. Convergence of time steps is based on material balance errors. Key components of the iterative method include phase scaling for deriving a pressure equation and use of several advanced numerical techniques. The iterative model is implemented for parallel computing platforms and shows high parallel efficiency and scalability.     

牛顿流体-宾汉流体的圆管分层层流的数值模拟

从流体力学中N-S方程出发，建立了圆管中牛顿流体-宾汉流体的分层层流流动的数学模型。通过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，得到了一组完整描述两相牛顿流体-宾汉流体的圆管分层流的数学方程，再通过数值求解，得到了对工程实际应用有重要价值的流动规律。应用圆管两相分层层流的流动规律，可以实现高粘宾汉流体的高效率输送，节能效果十分明显。     

正交非线性渗流控制方程

用矢量场论知识,将由福希海默方程等价转化而来的渗流速度关于压强梯度的显式函数代入流体渗流连续方程,对所得方程进行先展开后化简运算,得到正交高速非线性渗流控制方程。正交高速非线性渗流控制方程和正交低速非线性渗流控制方程统称正交非线性渗流控制方程。面对繁琐的正交非线性渗流控制方程,在求其符号解举步维艰的情况下运用矢量场论和微分几何知识对正交非线性渗流进行了流场几何分析,得出新的认识,即“曲渗定理:共形映射不适用于除直流场外的正交非线性渗流场。”为了绕过求正交非线性渗流控制方程符号解过程中的边界条件,应用复势公式和“平面稳态流速场运动学通式”中的度量张量公式,将笛卡尔坐标系内的正交非线性渗流控制方程转换成了既定问题相应势流坐标系内的正交非线性渗流控制方程。鉴于势流坐标系内的正交非线性渗流控制方程依然繁琐,即其曲流场符号解难以直接求得,建议先探寻能间接获得正交非线性渗流场函数的某种未知映射。     

超高转差率电动机驱动游梁抽油机动力学研究

超高转差率电动机驱动游梁式抽油机时 ,抽油机曲柄的转速波动较大 ,在进行驱动系统的运动、动力分析时 ,不能忽略曲柄转速波动带来的计算误差 ,为此建立了考虑电动机转速波动的抽油机运动微分方程、曲柄转速波动时抽油杆和液柱的波动方程。应用麦克马克 (MacCmack)方法求解了波动方程 ,建立了一种新的运动微分方程与波动方程的高度耦合问题的求解方法 ,并编制了相应的计算程序。胜利油田辛 11 35和辛 11 138两口井的计算结果表明 ,该方法计算速度快、精度高     

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双重介质裂缝型油气藏在我国油气资源中占有十分重要的地位。该类气藏的共渗流机理和储层物理参数的确定都远远比一般单重介质孔隙型气藏更为复杂和困难。双重孔隙中多相流动与固体变形藕合的作用是双重介质油气层中一个特殊的和复杂的物理现象。针对这一现象,建立了考虑这些比较复杂的物理因素的数学模型,包括基本概念（孔渗饱、介质总体积、质量密度、流体速度和流体压力等表达式）和基本方程（流动方程、质量守恒方程、固体守恒方程以及应力平衡方程）等,采用有限元法对这些方程做了数值解,并计算了实例,得到了满意的结果     

燃气管网动态仿真的研究及应用

研究和了解燃气在管道中的流动，是进行燃气管网系统优化和提高管网输运系统安全性的前提和基础。以流体力学三大守恒方程为基础，建立了等温和非等温条件下的燃气管网稳态和动态仿真理论模型。以有限差分法为基础，得到了上述模型的求解方法，并加入了耗散项，提高了求解方法的稳定性。通过增加初始点和延长出口点的方法，简化了模型的求解。通过在北京六环天然气管网中的初步应用，分别得到了与实际值综合相对误差为1.21％和2.62％的压力和流量仿真值，从而验证了模型及求解方法的可靠性。     

高精度屏算子地震偏移成像方法研究

从波场延拓的非稳态相移公式出发,基于反问题求解中常用的摄动理论,利用单平方根算子的渐进展开,推导出了波动方程广义屏叠前深度偏移算子方程的高阶形式;针对散射波场计算项对于横向变速介质的不稳定性问题,通过数学近似提出了有效提高稳定性的策略并应用到波场递归外推过程中,从而得到一种稳定的高精度屏算子地震偏移成像方法。数值试验和实际资料处理表明,该方法具有更高的精度,对宽角度信息成像更好,是对传统广义屏算子的有效补充和发展。     

水驱油藏剩余油饱和度分布预测的函数法

由Buckley-Leverett油水两相饱和度面移动方程可知,水相分流量关于含水饱和度的导数(即(φ)函数)是累积注入孔隙体积倍数的倒数。以此为基础,首先得到了一维均质油层模型内任一点处剩余油饱和度与累积流入液量孔隙体积倍数的关系,然后将这一关系推广到三维非均质油藏,建立了一种简便、实用的剩余油分布数值模拟预测方法。与传统的油藏数值模拟方法比较,在对压力场和饱和度场分布进行计算时,对应的方程不必联立求解,只须相继求解即可,而且对时间步长和空间步长的比例没有约束。另外,这种方法还避免了求饱和度分布时的反复迭代和解巨大方程组的运算,运算过程不存在解的不收敛、不稳定问题,大大提高了运算效率。同时还便于充分利用更多的生产、测试资料,可实现数值模拟自动历史拟合。在油田现有微机条件下,该方法可用于水驱开发油田剩余油分布预测。     

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LHSS方程是为适应我国低含凝析油凝析气藏烃类体系的相态计算的需要而建立的,是“七五”国家重点攻关项目的成果,它已成功地用于凝析气藏烃类体系的高压相行为的预测。为拓宽该方程的适应范围,文章从热焓的普适性热动力学关系出发,推导了该方程的热力学焓差方程式,并把它应用于绝热节流计算过程。通过与公认的目前最好地用于低温分离SHBWR方程模拟结果对比,说明LHSS方程可用于地面低温分离模拟和油气分离设计,解决了地下高温高压相态和地面低温分离相态采用不同的状态方程问题。