前墙结构对OWC气室捕能效果影响的数值研究

基于不可压缩黏性流体理论和VOF(Volume of Fluid)方法建立了二维数值波浪水槽模型,将模拟波形与波浪理论值进行对比,分析了模型可靠性,并利用该模型研究了5种不同前墙结构OWC气室在不同波高、周期时的出气口速度和气室内空气压强。基于模拟结果,从波能-动能转换效率和气室内空气压强角度分析了前墙结构对OWC气室的捕能效果的影响。结果表明:对于传统的直立型OWC气室,采用合适的前墙结构可有效提高OWC气室的捕能效果;相比三角截面(20D型,30D型)和矩形(Y型)截面前墙,采用椭圆截面(20TY型,30TY型)的前墙结构的捕能效果更优,且在周期较大(1.6和1.8 s)时其作用更显著,其波能-动能转换率相对Y型前墙结构气室平均提升37%;5种前墙结构不同的气室中,20TY型和30TY型前墙结构气室的捕能效果最优。     

斜坡平台波浪破碎数值模拟

波浪在斜坡地形上破碎,破波后稳定波高多采用物理模型试验方法进行研究,利用近岸波浪传播变形的抛物型缓坡方程和波能流平衡方程,导出了适用于斜坡上波浪破碎的数值模拟方法。首先根据波能流平衡方程和缓坡方程基本型式分析波浪在破波带内的波能变化和衰减率,推导了波浪传播模型中波能衰减因子和破波能量流衰减因子之间的关系;其次,利用陡坡地形上的高阶抛物型缓坡方程建立了波浪传播和波浪破碎数学模型;最后,根据物理模型试验实测数据对数值模拟的效果进行验证。数值计算与试验资料比较表明,该模型可以较好地模拟斜坡地形的波浪传播波高变化。     

基于卫星遥感海温数据的南海SST预报误差订正

尝试利用卫星遥感高分辨率海表温度资料GHRSST (Group for High Resolution Sea Surface Temperature) 与海表温度(sea surface temperature, SST)数值预报产品之间的误差, 建立一种南海SST模式预报订正方法。首先, 利用南海的Argo浮标上层海温数据对GHRSST 海温数据进行验证, 结果表明两者之间均方根误差约为0.3℃, 相关系数为0.98, GHRSST 海温数据可用于南海业务化数值预报SST的订正。预报订正后的SST与Argo浮标海温数据相比, 24h、48h和72h的均方根误差均由0.8℃左右下降到0.5℃以内。与GHRSST 海温数据相比, 南海北部海域(110°E—121°E, 13°N—23°N)订正后的24h、48h和72h的SST预报空间误差均显著减小, 在冷空气影响南海期间或中尺度涡存在的过程中, SST预报订正效果也较为显著。因此, 该方法可考虑在南海业务化SST数值预报系统中应用。     

基于纵横波保幅分离的粘弹介质弹性波正演模拟

地下介质往往表现为粘弹特性,研究基于粘弹假设的数值模拟方法对于正确认识地震波的传播规律和提高地震勘探精度具有重要意义。波动方程正演过程中纵横波的保幅解耦是研究准确的粘弹介质中地震波传播机理的前提,基于散度和旋度算子的纵横波解耦方法会使波场的相位和振幅产生畸变,且解耦后的波场在极性反转位置上无法与分离前混合波场各分量对应。在散度和旋度算子上再做一次梯度和旋度运算的波场分离方法虽然能够克服上述缺陷,但存在保幅性差等问题。本文从粘弹介质中的一阶速度-应力方程出发,推导了矢量纵横波分离的波数域表达式,结合有限差分思路给出了其在空间域的求解方法。本文方法利用纵横波的传播速度对现有的矢量波场分离方法进行振幅校正,并将校正结果分别作为纵波与横波对时间的二阶偏导,实现了粘弹介质中的纵横波分离。模型试算结果表明,本文方法能够克服现有方法的缺陷,获得更具保幅性的波场分离结果。     

碳酸盐岩溶蚀模拟实验技术进展及应用

碳酸盐岩溶蚀作用是指流动的侵蚀性流体与碳酸盐岩之间相互作用的过程及由此产生的结果,从地表到深埋藏地层中均可发生。碳酸盐岩溶蚀模拟实验是指通过模拟地层环境来再现碳酸盐岩溶蚀作用的过程和结果,是研究碳酸盐岩储层规模溶蚀有利条件和分布规律的重要方法。中国石油集团碳酸盐岩储层重点实验室自主研发高温高压溶解动力学模拟装置,最终建成由岩石内部溶蚀、岩石表面溶蚀和高温高压原位可视化检测组成的碳酸盐岩溶蚀模拟实验技术。利用高温高压溶解动力学模拟实验装置,开展了碳酸盐岩埋藏溶蚀温度窗口和孔隙演化样式的实验研究,取得2个方面的认识:①高盐度流体背景模拟实验表明,随着温度增加,碳酸盐岩的溶蚀量具有缓慢下降—缓慢上升—快速下降的特征,由于地层水两种相反离子效应的作用,在80～110℃范围内存在一个有利于碳酸盐岩溶蚀的温度窗口;②通过粒间孔隙型、晶间孔隙型、溶蚀孔洞型、鲕模孔隙型和格架孔隙型5种碳酸盐岩溶蚀模拟的对比实验,认识到连通孔隙是埋藏溶蚀发生的先决条件和有利区域,碳酸盐岩内部组构差异会进一步加剧储集空间在孔、洞和缝组合上的复杂性。     

城市密集建筑群对沉积谷地地震动放大效应的影响

采用有限元模拟方法建立了建筑群-沉积谷地二维模型,并在土体截断边界上施加粘弹性人工边界,在频域与时域中对比分析此体系和单独沉积谷地的地震反应,观察地震时沉积谷地与建筑群之间的动力相互作用规律。分析表明,沉积谷地中建筑群对谷地本身的地震反应具有显著影响。入射波频率较低时,由于共振效应的存在,在部分区域处建筑群-沉积谷地体系的地表位移响应幅值会大于单独沉积谷地,但随着入射波频率的增加,建筑群的存在又会对地震反应产生明显的减弱效果;建筑群对谷地的影响还与建筑高度和建筑间距有关,且不同位置处的响应也存在很大差异。计算结果可为沉积谷地中设防烈度的设置以及工程抗震设计提供部分理论依据。     

层合板受鸟撞冲击过程的数值模拟

近年来,经济的高速发展使人们寻求更快捷的出行方式和运输方式,飞机的方便快捷使其被大力发展,其安全问题也被人们关注并提上研究日程。基于SPH的方法,使用ANSYS/LS-DYNA软件建立了鸟撞层合板的仿真模型,通过仿真分析了鸟撞的四个阶段,首先研究了临界速度前鸟体初始速度与层合板的接触力及鸟体损伤能量的变化情况,然后对比了鸟体损失能量与鸟体质量的关系。结果表明当冲击速度小于临界速度时,接触力峰值随鸟体速度的增大而增加,速度的变化与鸟体损失能量之间呈抛物线关系。     

等效交错网格高阶有限差分法标量波波场模拟

密度是岩石物性参数的重要组成部分,对储层评价、岩性解释和油藏描述等具有重要作用,因此实际资料应用中含有密度信息的正演建模是必不可少的.作为波动理论应用最广泛的实际资料处理技术——逆时偏移和全波形反演,其正演建模一般采用经典的二阶标量波方程,且不考虑密度的空间变化.而一阶速度-应力控制方程通过交错网格有限差分法正演建模,其精度高于二阶方程但计算成本过高,很难在三维实际资料中应用.鉴于非均质正演在实际生产中所面临问题,本文借用交错网格的思想,充分考虑空间变密度对波传播的影响,提出基于等效交错网格的高阶有限差分建模算法并应用于非均质标量波正演.文中从数学上给出一阶方程和二阶方程在数值模拟中的等价性证明,并分析了震源、边界条件和稳定性.最后通过简单层状模型进行数值测试,对比不同建模方法以验证新方法的准确性;利用高阶精度方法对Sigsbee-2a模型做正演测试,验证本文提出的方法的稳定性.     

弧形断裂构造带的表征、成因机制及其控油作用研究进展

弧形弯曲的构造形迹是现今陆-陆汇聚造山体系中最普遍的构造特征之一,它是解释陆内造山运动和构造动力学的关键钥匙,也是大型油气藏和众多金属矿床富集的高效场所.因此,对其研究具有非常重要的意义.本文在对国内外大量弧形构造带研究成果全面系统的调研和深入分析总结的基础之上,认为依据弧形构造带平面几何形态学和内在运动学特征对弧形构造带的系统分类具有更重要的应用价值.深部地球物理、古地磁测量、多重年代学、应力-应变分析、沉积记录及构造解析等是精细刻画弧形断裂带的几何学与运动学特征、限定弧形变形时间和方式及揭示其形成动力学背景的关键技术,但各自有其优缺点和适用性,应着眼于多学科方法的交叉融合.强调基于多种现代化监测手段的砂箱物理模拟和离散元数值砂箱结合应用在弧形构造带成因机制解译和再现盆山耦合关系研究中的重要作用.弧形构造带形成演化过程中往往受多因素控制,包括基底性质的、滑脱层规模、楔入体形状、孔隙流体超压以及物质迁移等,这极大地丰富了弧形造山体系形成的动力学成因模式.弧形构造带中同生褶皱-逆冲构造复合叠加带是最有利的油气聚集带,而目前对叠加构造带中,形成的转换构造调节带控制优质储层的分布及与有利控油模式的关系尚缺乏足够的研究.