喷管分离流流动_热_结构顺序耦合数值模拟及试验研究_胡海峰

ANSYS Example07热-结构耦合分析算例 (ANSYS)

07 热－结构耦合分析算例(ANSYS) 在土木工程结构中，温度应力在很多情况下对结构的影响很大。很多时候需要先对结构进行热传导分析，得到结构内部的温度应力分布，再进行结构分析，得到由于温度产生的结构内力。ANSYS提供了很方便的热分析－结构分析切换工具，本节将以一个圆环的热应力分析为例，介绍ANSYS提供的相关功能。 (1)首先进行热分析，进入ANSYS主菜单Preprocessor->Element Type->Add/Edit/Delete， 选择添加单元为Quad 4 node 55 号热分析单元 (2)进入ANSYS主菜单Preprocessor->Material Props->Material Models，添加热传导速率 参数Thermal->Conductivity->Isotropic，设定热传导速率为0.07。添加力学属性Structural->Linear->Elastic->Isotropic，设定弹性模量为30e9，泊松比为0.2。添加热膨胀系数Structural->Thermal Expansion->Secant Coefficient->Isotropic，设定热膨胀系数为1e-5。 (1)开始建立模型。还是按照ANSYS标准的点、线、面、体建立模型。首先建立关键点。 在ANSYS主菜单Preprocessor->Modeling->Create->Keypoints->In Active CS，输入以下关键点信息 (2)下面开始建立弧线。在ANSYS主菜单Preprocessor-> Modeling-> Create-> Lines-> Arcs-> By End KPs&Rad，首先点选关键点2和3，然后点选中心点1，最后输入半径为5，生成第一个圆弧。接着点选关键点4和5，然后点选中心点，输入半径8。生成第二个圆弧 (3)在ANSYS主菜单Preprocessor->Modeling->Create->Lines->Straight Line，连接关键 点2，4和3，5。组成圆环轮廓 (4)在ANSYS主菜单Preprocessor->Modeling->Create->Arbitrary->By Lines，点选圆环周 边轮廓线，生成圆环面。 (5)下面划分网格，由于本模型只有一种单元一种材料，所以不必复杂的设置属性。进入

油藏数值模拟

名词解释 油藏模拟油藏数值模拟数学模拟物理模型数值模型质量守恒定律适定问题初始条件黑油模型组分模型网格节点块中心网格点中心网格离散化有限差分法显示差分 隐式差分前差分后差分中心差分点交替排列格式交替对角排列格式标准排列格式 对角排列格式隐式差分格式差分方程稳定性截断误差松弛法IMPES方法历史拟合 动态预测灵敏度实验 选择题 由于油藏各点的渗透率不同，束缚水饱和度不同，因而需要对相对渗透率曲线进行归一化处理 以X方向为例，传导系数为 块中心网格是用（）来表示小块坐标的 A网格块中心B节点C网格块边缘D网格块夹角 下述表达式表示定产量内边界条件的是 认识油田的主要方法有直接观察法和模拟法 相对渗透率取值一般取上游权的处理方法 IMPES方法是（）的求解方法 A隐式压力B隐式饱和度C全隐式 历史拟合在含水拟合时主要是对（）的修改 A孔隙度B相对渗透率曲线C渗透率D地层厚度 在隐式差分格式中，有多个未知数，当已知第n时刻的值P i n时，为了求出第n+1时刻的P i n+1，需要（） A解n个方程B解一个线性代数方程组C直接求解D解一个方程 根据每一组分的质量守恒建立的渗流数学模型称为（）模型 A热采B化学驱C黑油D组分 一维径向模拟时r=10cm，r=40cm，那么可以推断r s的大小是 A120 B200 C400D 640 下列哪一种方法不属于迭代求解方法 A雅克比法B超松弛法CLU分解法D交替方向隐式法 对于二位6*4网络系统，如果按行标准排列，气半带宽W= A6 B4 C12 D8 克兰克?尼克森差分格式的截断误差为（） 块中心网格和点中心网格的差分方程相比较，结果（） A一样的B有半个网格的误差C相差流动项系数D维数不同 三．判断题2分*10 1.黑油模型中水相与其他两相不发生质量转移，气可以从油中出入，但不能汽化液相 2.离散化的核心是把整体分为若干单元来处理，它是油藏对象的空间离散 3.显式差分格式是有条件收敛的 4.差分方程组的直接解法的特点是计算工作量小，精确度较高，计算程序简单 5.差分方程组的迭代解法主要用于处理系数矩阵阶数较高的问题 6.相对渗透率取值一般取上游权的处理方法 7.油藏模拟的基础在于油藏描述和生产动态，若油层参数和生产数据不准确，通过数值模 拟的算法也可以消除 8.显示差分格式的稳定条件是△t/△x2≤0.5 9.有限差分法就是用差商来代替微商

喷管内流场计算程序

喷管内流场计算程序 !本程序采用三种格式对Buckley-Leverett方程进行求解 !计算过程中采用人工粘性进行处理 !name,name1是用于进行变文件名输出数据的字符串参数 !n,m分别表示空间网格节点和选择哪种计算方法 !uN,SN分别表示前一时刻的速度、人工粘性值 !u,FN分别表示这一时刻的速度,前一时刻对流项的函数值 !dx,dt,time分别表示空间尺度、时间尺度和总计算时间 !Cx分别表示人工粘性系数 program main implicit none character(len=15) :: name,name1 integer :: i,n=201,m real(kind=8) :: uN(201),SN(201),FN(201) real(kind=8) :: u(201),AN(201) real(kind=8) :: dx,dt,time,t,Cx !给定输入参数，对于不同的边界条件需要修改 dx=2.0/(n-1) t=0.0 time=0.4 dt=0.0001 Cx=0.006 m=2 !给定初始时刻给定的速度值，不同边界条件时需要修改 do i=1,n if(-1.0+(i-1)*dx<=0.0.and.-1.0+(i-1)*dx>=-0.5)then uN(i)=1.0 else uN(i)=0.0 end if end do !选择方法进行计算 if(m==1) then name1="Lax_Friedrichs" do while(t<=time) t=t+dt do i=1,n FN(i)=4.0*uN(i)**2/(4*uN(i)**2+(1-uN(i))**2) end do do i=2,n-1

油藏数值模拟方法

第一章油藏数值模拟方法分析 油藏数值模拟 油藏数值模拟简述 油藏数值模拟是根据油气藏地质及开发实际情况，通过建立描述油气藏中流体渗流规律 的数学模型，并利用计算机求得数值解来研究其运动变化规律。其实质就是利用数学、地质、物理、计算机等理论方法技术对实际油藏的复制。其基础理论是基于达西渗流定律。 油藏数值模拟就是利用建立起的数学模型来展现真实油藏动态，同时采用流体力学来模 拟实际的油田开采的一个过程。基本原理是把生产或注人动态作为确定值，通过调整模型的不确定因素使计算的确定值（生产动态）与实际吻合。其数学模型，是通过一组方程组，在一定假设条件下，描述油藏真实的物理过程。充分考虑了油藏构造形态、断层位置、油砂体分布、油藏孔隙度、渗透率、饱和度和流体PVT性质的变化等因素。这组流动方程组由运动方程、状态方程和连续方程所组成。油藏数值模拟是以应用数学模型为基础的用来再现油田实际生产动态的过程。具体是综合运用地震，地质、油藏工程、测井等方法，通过渗流力学，借助大型计算机为介质条件建立三维底层模型参数场中，对数学方程求解重现油田生产历史，解决实际问题。 油藏数值模拟技术从50年代的提出到90年代间历经40年的发展，日益成熟。现在进入另外一个发展周期。近十年油藏数值模拟为油田开发研究和解决实际决策问题提供强有力的支持。在油田开发好坏的衡量、投资预测及油田开发方案的优选、评价采收指标等应用 非常广泛。 油藏数值模拟功能包括两大部分：①复杂渗流力学研究，②实际油气藏开发过程整体模 拟研究，且可重复、周期短、费用低。

图1油藏数值模拟流程图 油藏数值模拟的类型 油藏数值模拟类型的划分方法有多种， 划分时最常用的标准是油藏类型、 需要模拟的油 藏流体类型和目标油藏中发生的开采过程， 也可以根据油气藏特性及开发时需要处理的各种 各样的复杂问题而设定， 油气藏特性和油气性质不同， 选择的模型也不同， 还可以根据油藏 数值模拟模型所使用的坐标系、空间维数和相态数来划分。 以油藏和流体类型来划分，其模型有：气体模型、黑油模型和组分模型； 以开采过程来 划分，其模型包括：常规油藏、化学驱、热采和混合驱模型。 以油藏和流体描述为基础的油藏模型分为两类：黑油模型和组分模型。 （1） 黑油模型，是常规油田开发应用的油藏数值模型，用于开采过程中，对油藏 流体组分变化不敏感的情况， 是最完善、最成熟的。黑油模型假设质量转移完全取决于 压力变化，适应于油质比较重的油藏类型，在这些模型中，流体性质 E O 、B g 、R S 决定PVT 的 变化，如普通稠油及中质油的油气藏。 （2） 组分模型，应用于开采过程中对组分变化敏感的情况。这些情况包括：挥发性油 藏和凝析气藏的一次衰竭采油阶段， 用组分模型进行模拟。在组分模型中，适用于油质比较轻、气体组分比较高的油气藏， 使用 数据化 流体的PVT 数据、相 渗曲线、岩石数据 建立地质模型 建立网格 参数场 表格数据 油水井产量、井史 数据 T 动态模拟 含油边界拟合 非井点地质静态参数拟合 区块、单井压力拟合 生产指数拟合 以及压力保持阶段。同时，多次接触混相过程通常也采

第19章热-结构耦合分析

第19章热－结构耦合分析 热－结构耦合问题是结构分析中通常遇到的一类耦合分析问题。由于结构温度场的分布不均会引起结构的热应力，或者结构部件在高温环境中工作，材料受到温度的影响会发生性能的改变，这些都是进行结构分析时需要考虑的因素。为此需要先进行相应的热分析，然后在进行结构分析。热分析用于计算一个系统或部件的温度分布及其它热物理参数，如热量的获取或损失、热梯度、热流密度（热通量）等。本章主要介绍在ANSYS中进行稳态、瞬态热分析的基本过程，并讲解如何完整的进行热－结构耦合分析。 19.1 热－结构耦合分析简介 热－结构耦合分析是指求解温度场对结构中应力、应变和位移等物理量影响的分析类型。对于热－结构耦合分析，在ANSYS中通常采用顺序耦合分析方法，即先进行热分析求得结构中的温度场，然后再进行结构分析，且将前面得到的温度场作为体载荷加到结构中，求解结构的应力分布。为此，我们需要先了解热分析的基本知识，然后在学习耦合分析方法。 19.1.1 热分析基本知识 ANSYS热分析基于能量守恒原理的热平衡方程，用有限元法计算各节点的温度，并导出其它热物理参数。ANSYS热分析包括热传导、热对流及热辐射三种热传递方式。此外，还可以分析相变、有内热源、接触热阻等问题。 热传导可以定义为完全接触的两个物体之间或一个物体的不同部分之间由于温度梯度而引起的内能的交换。热对流是指固体的表面与它周围接触的流体之间，由于温差的存在引起的热量的交换。热辐射指物体发射电磁能，并被其它物体吸收转变为热的热量交换过程。 如果系统的净热流率为０，即流入系统的热量加上系统自身产生的热量等于流出系统的热量：q流入+q生成-q流出=0，则系统处于热稳态。在稳态热分析中任一节点的温度不随时间变化。 瞬态传热过程是指一个系统的加热或冷却过程。在这个过程中系统的温度、热流率、热边界条件以及系统内能随时间都有明显变化。

热采数值模拟

热采数值模拟研究 1 热采及模拟器简介 作为国内的稠油生产主要基地，辽河油田稠油开发热采方式主要包括蒸汽吞吐、蒸汽驱、蒸汽辅助重力泄油、火烧油层等。但截止到目前为止，蒸汽吞吐仍然是稠油生产的主要方式，蒸汽驱处于即将工业化推广阶段，而蒸汽辅助重力泄油（SAGD）方式则处于刚刚起步的现场试验阶段，火烧油层则尚未有成功的先例。本书中着重针对蒸汽吞吐、蒸汽驱及SAGD 的方式热采数值模拟情况进行介绍。 油藏数值模拟是应用计算机研究油、气藏中多相流体渗流规律的新型数值模拟计算方法。目前，国际上专业石油软件公司或国内著名研究机构都研制发布了具有版权的模拟器。黑油、组分、热采模型已经日渐成熟，对应多种类型油气藏、不同的开发方式都可以进行相应的模拟研究。稠油热采主力数值模拟软件主要有加拿大CMG公司STARS软件，美国SSI 公司THERM软件，清华大学NUMSIP软件。其中STARS软件是目前国际上最为优秀的热采数值模型软件之一，在世界各国得到普遍应用。 CMG数值模拟软件由CMG（Computer Modelling Group Ltd）公司研制发布。该软件基于面向用户的可视化窗口系统，对模型建立、运行和结果分析统一整合，构建油藏数值模拟研究平台。与其它软件相比，具有以下两大独特点： 整合不同类型油藏，提供先进的窗口界面系统。CMG软件主要分为以下六大部分，前处理Builder应用程序，后处理Results应用程序，IMEX模拟器，STARS模拟器，GEM模拟器，相态分析程序WinProp。其中IMEX模拟器主要用于计算模拟注水开发油藏，STARS模拟器用于热采及化学采油油藏的数值模拟计算，GEM模拟器用于组分油气藏的模拟计算。Builder、Results两大动态可视化系统为用户提供了强大的数据读取功能，使模拟计算的实际应用从大量的人工劳动中解放出来，极大的方便了用户。 CMG提供了先进的研究技术。①可以完成复杂的工程分析：CMG软件可以对不同类型的油藏进行开发方式、井网井距、合理注入参数研究以及较为可信的开发指标预测，目前稠油油藏工程研究方法相对较少，而CMG软件的数值模拟方法为稠油油藏研究提供了的一种比较成熟可靠的方法。②三维可视化显示：在模拟计算过程中，通过CMG软件的后处理程序，可以随时观察油藏注采情况及油藏内部动态变化，使油藏工程师掌握油藏开发的整个过程及地下情况。③更好的有效开发油藏：通过数值模拟历史拟合计算，研究油藏剩余油动态变化、温度及压力变化，对已开发的和未开发的油气藏提高采收率提供有利依据，使勘探开发方面的投资得到充分的利用。 STARS是基于热平衡常数组合、化学反应和地质力学的油藏模拟软件，适用于采收环节的改进模型，包括注蒸汽、溶剂、空气和化学驱。STARS是行业领先的模拟热采和其他先进工艺的油藏模拟软件。它强大的反应动力学和地质力学使其成为最完整、最灵活的油藏模拟软件，在研究和实现复杂油气采收环节模拟中具有极大价值。下面是STARS模拟的油藏工艺列表： 热采 ?蒸气驱 ?蒸汽吞吐 ? SAGD -（蒸汽辅助重力驱油） ? ES -SAGD -（溶剂增强-蒸汽辅助重力驱油） ?热采VAPEX ?热水驱、热溶剂驱

流固耦合问题及研究进展

第5卷　第1期 1999年3月地质力学学报JOU RNAL O F GEOM ECHAN I CS V o l .5　N o.1M ar.1999 文章编号:100626616(1999)0120017226 收稿日期:1998205212 基金项目:油气藏地质与开发工程国家重点实验室开放研究基金项目(PLN 9702) 作者简介:董平川(19672),男,1998年在东北大学获博士学位,讲师。现为石油大学油气开发工程在站博士后,从事储集 层流固耦合理论、有限元数值模拟及其应用研究。 流固耦合问题及研究进展 董平川1,徐小荷2,何顺利1 1 石油大学,北京　昌平　102200;2东北大学,辽宁　沈阳　1100061 摘　要:传统的渗流理论一般假设流体流动的多孔介质骨架是完全刚性的,即在孔隙 流体压力变化过程中,固体骨架不产生任何弹性或塑性变形,这时可将渗流作为非耦 合问题来研究。这种简化虽然可以得到问题的近似解,但存在许多缺陷,而且也不切 合生产实际。比如:在油田开采过程中,孔隙流体压力会逐渐降低,将导致储层内有效 应力的变化,使储层产生变形。近年来,流固耦合问题越来越受到人们的重视,这方面 的研究涉及许多领域。该文介绍了有关工程涉及到的流固耦合问题,重点针对油、气 开采问题,介绍了储层流固耦合渗流的特点及研究方法和理论进展,包括单相、多相 流体渗流的流固耦合数学模型及有限元数值模型。 关键词:流2固耦合;理论模型;研究进展;工程应用 分类号:T E 312 文献标识码:A 0　引 言 天然岩石不只固相介质一种,尚有固相、液相和气相并存的多孔介质组合。岩石孔隙中的流体流动问题,经典渗流力学已进行了广泛研究,但它没有考虑流体流动和岩石变形之间的相互作用,而在油气开采、地下水抽放等过程中,由于孔隙流体压力的变化,一方面要引起岩石骨架应力变化,由此导致岩石特性变化;另一方面,这些变化又反过来影响孔隙流体的流动和压力的分布。因此,在许多情况下必须考虑流体,包括液体(油或水)、气体(天然气、煤矿瓦斯等)在多孔介质中的流动规律及其对岩体本身的变形或强度造成的影响,即应考虑岩体内应力场与渗流场之间的相互耦合作用。 近年来,流固耦合问题越来越受到人们的重视,这方面的研究涉及许多领域。本文介绍了工程实际中所涉及到的流固耦合问题,诸如地下水抽放和油气开采所引起的地表沉降的流固

油藏数值模拟入门指南

[转]【推荐】油藏数值模拟入门指南 尝试写一写油藏数值模拟入门指南，希望对那些刚刚开始进入油藏数值模拟领域的工作者有所帮助。 第一：从掌握一套商业软件入手。 我给所有预从事油藏数值模拟领域工作的人员第一个建议是先从学一套商业数值模拟软件开始。起点越高越好，也就是说软件功能越强越庞大越好。现在在市场上流通的ECLIPSE,VIP 和CMG都可以。如果先学小软件容易走弯路。有时候掌握一套小软件后再学商业软件会有心里障碍。 对于软件的学习，当然如果能参加软件培训最好。如果没有机会参加培训，这时候你就需要从软件安装时附带的练习做起。油藏数值模拟软件通常分为主模型，数模前处理和数模后处理。主模型是数模的模拟器，即计算部分。这部分是最重要的部分也是最难掌握的部分。它可以细分为黑油模拟器，组分模拟气，热采模拟器，流线法模拟器等。数模前处理是一些为主模拟器做数据准备的模块。比如准备油田的构造模型，属性模型，流体的PVT参数，岩石的相渗曲线和毛管压力参数，油田的生产数据等。数模后处理是显示模拟计算结果以及进行结果分析。 以ECLIPSE软件为例，ECLIPSE100,ECLIPSE300和FrontSim是主模拟器。ECLISPE100是对黑油模型进行计算，ECLISPE300是对组分模型和热采模拟进行计算，FrontSim是流线法模拟器。前处理模块有Flogrid,PVTi,SCAL,Schedule,VFPi等。Flogrid用于为数值模拟建立模拟模型，包括油田构造模型和属性模型；PVTi用于为模拟准备流体的PVT参数,对于黑油模型，主要是流体的属性随地层压力的变化关系表，对于组分模型是状态方程；SCAL为模型准备岩石的相渗曲线和毛管压力输入参数；Schedule处理油田的生产数据，输出ECLIPSE 需要的数据格式（关键字）；VFPi是生成井的垂直管流曲线表，用于模拟井筒管流。ECLIPSE OFFICE和FLOVIZ是后处理模块，进行计算曲线和三维场数据显示和分析，ECLIPSE OFFICE同时也是ECLIPSE的集成平台。 对于初学者，不但要学主模型，也需要学前后处理。对于ECLISPE的初学者，应该先从ECLISPE OFFICE学起，把ECLISPE OFFICE的安装练习做完。然后再去学Flogrid，Schedule 和SCAL。PVTi主要用于组分模型，做黑油模型可以不用。 第二：做油藏数值模拟都需要准备什么参数 在照着软件提供的安装例子做练习时经常遇到的问题是：虽然一步一步按照手册的说明做，但做的时候不明白每一步在做什么，为什么要这么做。这时候的重点在于你要知道你一开始做的工作都是为数值模拟计算提供满足软件格式要求的基础参数。有了这些基础参数你才能开始进行模拟计算。这些基础参数包括以下几个部分： 1。模拟工作的基本信息：设定是进行黑油模拟，还是热采或组分模拟；模拟采用的单位制（米制或英制）；模拟模型大小（你的模型在X,Y,Z三方向的网格数）；模拟模型网格类型（角点网格，矩形网格，径向网格或非结构性网格）；模拟油藏的流体信息（是油，气，水三相还是油水或气水两相，还可以是油或气或水单相，有没有溶解气和挥发油等）;模拟油田投入开发的时间；模拟有没有应用到一些特殊功能（局部网格加密，三次采油，端点标定，多段井等）；模拟计算的解法（全隐式，隐压显饱或自适应）。 2。油藏模型：模型在X,Y,Z三方向的网格尺寸大小，每个网格的顶面深度，厚度，孔隙度，渗透率，净厚度（或净毛比）。网格是死网格还是活网格。断层走向和断层传导率。

油藏数值模拟全面解释

前言： 油藏数值模拟是随着计算机的发展，而在石油行业中逐步成为一门成熟的技术。追溯油藏数值模拟的发展史，从30年代开始研究渗流力学到50年代在石油工业方面得以应用，到70年代进入商品化阶段，而80年代油藏数值模拟又向完善、配套、大型多功能一体化综合性软件飞跃发展。近十年油藏数值模拟已成为油田开发研究，解决油田开发决策问题的有力工具。在衡量油田开发好坏、预测投资、对比油田开发方案、评价提高采收率方法等方面应用都极为广泛。 油藏数值模拟就是应用数学模型再现实际油田生产动态。具体通过渗流力学方程借用大型计算机，结合地震、地质、测井、油藏工程学等方法在建立的三维地层属性参数场中，对数学方程进行求解，实现再现油田生产历史，解决油田实际问题。 油藏数值模拟是一门综合性很强的科学技术，涉及油田地质、油层物理、油藏工程、采油工程、测井、数学、计算机及系统等学科。而油藏数值模拟工作又以其繁重的前期准备和上机历史拟合运算工作让人望而生畏。 那么如何做好前期资料准备工作和尽快掌握模拟技巧？使得今后的油藏数值模拟工作在作业区顺利开展，便是出此书的目的所在。 本书结合以往工作中的实际经验教训，成功与失败，参考诸多资料从前期数据准备工作开始到模拟技巧做了较为的详细介绍，以舐读者。有不妥之处，请予指证。同时，今后不定期的将更新的模拟技术及方法推荐给大家。 目录 一、数值模拟发展概况 二、数值模拟的基本原理 二、选择适当的数值模型及相类 三、数据录取准备工作 （一）建立油藏地质模型 （二）网格选择 （三）数据录入准备 四、历史拟合方法及技巧 （一）确定模型参数的可调范围 （二）对模型参数全面检查 （四）历史拟合 附件1：关于实测压力的皮斯曼校正 附件2：关于烃类有效孔隙体积的计算 一、数值模拟发展概况 30年代人们开始研究地下流体渗流规律并将理论用于石油开发； 50年代在模似计算的方法方面，取得较大进展； 60年代起步，人们开始用计算机解决油田开发上的一些较为简单间题，由于当时计算机的速度只有每秒几万到几十万次，实际上只能做些简单的科学运算； 70 年后主要体现于计算机的快速升级带动了油藏数模的迅猛发展，大型标量机计算速度达到100--500万次，内存也高增主约16兆字节。在理论上黑油模型计算方法更趋成熟，D. W.

拟一维喷管流动的数值解法(MATLAB)代码

拟一维喷管流动的数值解法（MATLAB）代码 数值计算代码 %拟一维喷管流动的数值解 %亚声速-超声速，非守恒形式 function main() clear; clc; r=1.4; %绝热指数 N=1001; %时间步长 i=31; %网格数目 L=3; %喷管长度 C=0.5; %柯朗数 dx=L/(i-1); %空间步长 dt(N)=0; %时间步长 x=linspace(0,L,i); %网格点横坐标 A=1+2.2*(x-1.5).^2; %喷管面积 %赋值 M(N,i)=0; T(N,i)=0; V(N,i)=0; %初始条件 M(1,:)=1-0.3146*x; T(1,:)=1-0.2314*x; V(1,:)=(0.1+1.09*x).*(1-0.2314*x).^0.5; %按时间步长推进 for k=1:N-1 %预估偏导数 M_t(1:i-1)=-V(k,1:i-1).*(M(k,2:i)-M(k,1:i-1))/dx-M(k,1:i-1).*(V(k,2:i)-V(k,1:i-1))/dx-M(k,1:i-1).*V(k, 1:i-1).*log(A(2:i)./A(1:i-1))/dx; V_t(1:i-1)=-V(k,1:i-1).*(V(k,2:i)-V(k,1:i-1))/dx-1/r.*((T(k,2:i)-T(k,1:i-1))/dx+T(k,1:i-1)./M(k,1:i-1).*( M(k,2:i)-M(k,1:i-1))/dx); T_t(1:i-1)=-V(k,1:i-1).*(T(k,2:i)-T(k,1:i-1))/dx-(r-1).*T(k,1:i-1).*((V(k,2:i)-V(k,1:i-1))/dx+V(k,1:i-1).*l og(A(2:i)./A(1:i-1))/dx); %求取内部网格点处最小时间步长 t=C*dx./(V(k,2:i-1)+sqrt(T(k,2:i-1))); dt(k)=min(t);

油藏数值模拟方法

第一章油藏数值模拟方法分析 令狐采学 1.1油藏数值模拟 1.1.1油藏数值模拟简述 油藏数值模拟是根据油气藏地质及开发实际情况，通过建立描述油气藏中流体渗流规律的数学模型，并利用计算机求得数值解来研究其运动变化规律。其实质就是利用数学、地质、物理、计算机等理论方法技术对实际油藏的复制。其基础理论是基于达西渗流定律。 油藏数值模拟就是利用建立起的数学模型来展现真实油藏动态，同时采用流体力学来模拟实际的油田开采的一个过程。基本原理是把生产或注人动态作为确定值，通过调整模型的不确定因素使计算的确定值(生产动态)与实际吻合。其数学模型，是通过一组方程组，在一定假设条件下，描述油藏真实的物理过程。充分考虑了油藏构造形态、断层位置、油砂体分布、油藏孔隙度、渗透率、饱和度和流体PVT性质的变化等因素。这组流动方程组由运动方程、状态方程和连续方程所组成。油藏数值模拟是以应用数学模型为基础的用来再现油田实际生产动态的过程。具体是综合运用地震，地质、油藏工程、测井等方法，通过渗流力学，借助大型计算机为介质条件建立三维底层

模型参数场中，对数学方程求解重现油田生产历史，解决实际问题。 油藏数值模拟技术从50 年代的提出到90 年代间历经40 年的发展，日益成熟。现在进入另外一个发展周期。近十年油藏数值模拟为油田开发研究和解决实际决策问题提供强有力的支持。在油田开发好坏的衡量、投资预测及油田开发方案的优选、评价采收指标等应用非常广泛。 油藏数值模拟功能包括两大部分：①复杂渗流力学研究，②实际油气藏开发过程整体模拟研究，且可重复、周期短、费用低。 图1 油藏数值模拟流程图 1.1.2油藏数值模拟的类型 油藏数值模拟类型的划分方法有多种，划分时最常用的标准是油藏类型、需要模拟的油藏流体类型和目标油藏中发生的开采过程，也可以根据油气藏特性及开发时需要处理的各种各样的复杂问题而设定，油气藏特性和油气性质不同，选择的模型也不同，还可以根据油藏数值模拟模型所使用的坐标系、空间维数和相态数来划分。 以油藏和流体类型来划分，其模型有：气体模型、黑油模型和组分模型；以开采过程来划分，其模型包括：常规油藏、化学驱、热采和混合驱模型。 以油藏和流体描述为基础的油藏模型分为两类：黑油模型

油藏数值模拟方法

第一章油藏数值模拟方法分析 1.1油藏数值模拟 1.1.1油藏数值模拟简述 油藏数值模拟是根据油气藏地质及开发实际情况，通过建立描述油气藏中流体渗流规律的数学模型，并利用计算机求得数值解来研究其运动变化规律。其实质就是利用数学、地质、物理、计算机等理论方法技术对实际油藏的复制。其基础理论是基于达西渗流定律。 油藏数值模拟就是利用建立起的数学模型来展现真实油藏动态，同时采用流体力学来模拟实际的油田开采的一个过程。基本原理是把生产或注人动态作为确定值，通过调整模型的不确定因素使计算的确定值(生产动态)与实际吻合。其数学模型，是通过一组方程组，在一定假设条件下，描述油藏真实的物理过程。充分考虑了油藏构造形态、断层位置、油砂体分布、油藏孔隙度、渗透率、饱和度和流体PVT性质的变化等因素。这组流动方程组由运动方程、状态方程和连续方程所组成。油藏数值模拟是以应用数学模型为基础的用来再现油田实际生产动态的过程。具体是综合运用地震，地质、油藏工程、测井等方法，通过渗流力学，借助大型计算机为介质条件建立三维底层模型参数场中，对数学方程求解重现油田生产历史，解决实际问题。 油藏数值模拟技术从50 年代的提出到90 年代间历经40 年的发展，日益成熟。现在进入另外一个发展周期。近十年油藏数值模拟为油田开发研究和解决实际决策问题提供强有力的支持。在油田开发好坏的衡量、投资预测及油田开发方案的优选、评价采收指标等应用非常广泛。 油藏数值模拟功能包括两大部分：①复杂渗流力学研究，②实际油气藏开发过程整体模拟研究，且可重复、周期短、费用低。 图1 油藏数值模拟流程图 1.1.2油藏数值模拟的类型 油藏数值模拟类型的划分方法有多种，划分时最常用的标准是油藏类型、需要模拟的油藏流体类型和目标油藏中发生的开采过程，也可以根据油气藏特性及开发时需要处理的各种各样的复杂问题而设定，油气藏特性和油气性质不同，选择的模型也不同，还可以根据油藏数值模拟模型所使用的坐标系、空间维数和相态数来划分。 以油藏和流体类型来划分，其模型有：气体模型、黑油模型和组分模型；以开采过程来划分，其模型包括：常规油藏、化学驱、热采和混合驱模型。 以油藏和流体描述为基础的油藏模型分为两类：黑油模型和组分模型。 （1）黑油模型，是常规油田开发应用的油藏数值模型，用于开采过程中，对油藏 流体组分变化不敏感的情况，是最完善、最成熟的。黑油模型假设质量转移完全取决于压力变化，适应于油质比较重的油藏类型，在这些模型中，流体性质B o、B g、R s决定PVT 的变化，如普通稠油及中质油的油气藏。 （2）组分模型，应用于开采过程中对组分变化敏感的情况。这些情况包括：挥发性油藏和凝析气藏的一次衰竭采油阶段，以及压力保持阶段。同时，多次接触混相过程通常也采用组分模型进行模拟。在组分模型中，适用于油质比较轻、气体组分比较高的油气藏，使用三次状态方程表示PVT变化，如轻质油或凝析气藏。 （3）根据一些特殊开采方式的需要而形成的其他类型的数值模型，如热采模型、注聚

CFD方法在流体机械设计中的应用

CFD方法在流体机械设计中的应用Ξ 西安交通大学 赵兴艳 西北工业大学 苏莫明 西安交通大学 张楚华　苗永淼 摘　要　为了计算低速到超音速的无粘和粘性流动,综合CFD方法当前的研究成果,编制了CFD通用程序并且应用于流体机械的分析与设计。几个实例表明,该程序是有效的,具有较高的工程应用价值。 关键词　CFD方法　流体机械　设计 1　引言 随着科学技术的进步和经济的发展,许多领域(特别是石油化工、航空等)对高性能的流体机械需求越来越迫切。为了适应社会的需求,需要进行试制和大量试验参数测量等工作,为此需要耗费大量的资金和时间。显然,为了设计出高性能的流体机械,传统的设计方法已满足不了需要,必须采用现代设计理论和方法。这就要求设计者必须详细掌握流体机械性能和内部流动状况,从而给流体机械内部流动理论和试验研究提出了新的课题。 研究流体流动的方法有理论分析、实验研究和数值模拟三种。对叶轮机械、喷管、管道等内部流动实验测量时,要求的实验装置复杂庞大且实验成本较高,研制周期长,因而使实验研究受到了很大的限制。而数值模拟将以其自身的特点和独特的功能,与理论分析及实验研究一起,相辅相成,逐渐成为研究流体流动的重要手段,形成了新的学科———计算流体动力学(CFD:C om putational Fluid Dy2 namics)。近年来,随着高速、大容量、低价格计算机的相继出现,以及CFD方法的深入研究,其可靠性、准确性、计算效率得到很大提高,展示了采用CFD方法用计算机代替试验装置和“计算试验”的现实前景。CFD方法具有初步性能预测、内部流动预测、数值试验、流动诊断等作用。 在设计制造流体机械时,一般的过程为设计、样机性能试验、制造。如果采用CFD方法通过计算机进行样机性能试验,能够很好地在图纸设计阶段预测流体机械的性能和内部流动产生的漩涡、二次流、边界层分离、尾流、叶片颤振等不良现象,力求将可能发生故障的隐患消灭在图纸设计阶段。 综上所述,人们借助计算机对流体机械内部的流动进行数值模拟成为可能,CFD方法将在一定程度上取代实验,以达到降低成本、缩短研制周期的目的,并且数值模拟可提供丰富的流场信息,为设计者设计和改进流体机械提供依据。因此,人们深信CFD方法是现在和未来研制流体机械必不可少的工具和手段,它使设计者以最快、最经济的途径,从流体流动机理出发,寻求提高性能的设计思想和设计方案,从满足多种约束条件下获取最佳的设计,可以说CFD方法为流体机械设计提供了新的途径。 由于许多程序是在以前的研究成果的基础上编制成的,适用范围有限,制约了CFD方法在工程中的广泛应用。为了加快计算流体力学最新研究成果向工程应用的转换速度,开创计算流体动力学研究与应用的新局面,本文基于目前CFD方法新的研究成果,编制了适用速度范围宽的通用程序, Ξ本文研究系机械工业部自然科学基金资助项目收稿日期:1999—10—08

热结构耦合

第21章热－结构耦合分析 热－结构耦合问题是结构分析中通常遇到的一类耦合分析问题。由于结构温度场的分布不均会引起结构的热应力，或者结构部件在高温环境中工作，材料受到温度的影响会发生性能的改变，这些都是进行结构分析时需要考虑的因素。为此需要先进行相应的热分析，然后在进行结构分析。热分析用于计算一个系统或部件的温度分布及其它热物理参数，如热量的获取或损失、热梯度、热流密度（热通量）等。本章主要介绍在ANSYS中进行稳态、瞬态热分析的基本过程，并讲解如何完整的进行热－结构耦合分析。 21.1 热－结构耦合分析简介 热－结构耦合分析是指求解温度场对结构中应力、应变和位移等物理量影响的分析类型。对于热－结构耦合分析，在ANSYS中通常采用顺序耦合分析方法，即先进行热分析求得结构的温度场，然后再进行结构分析。且将前面得到的温度场作为体载荷加到结构中，求解结构的应力分布。为此，首先需要了解热分析的基本知识，然后再学习耦合分析方法。 21.1.1 热分析基本知识 ANSYS热分析基于能量守恒原理的热平衡方程，用有限元法计算各节点的温度，并导出其它热物理参数。ANSYS热分析包括热传导、热对流及热辐射三种热传递方式。此外，还可以分析相变、有内热源、接触热阻等问题。 热传导可以定义为完全接触的两个物体之间或一个物体的不同部分之间由于温度梯度而引起的内能的交换。热对流是指固体的表面和与它周围接触的流体之间，由于温差的存在引起的热量的交换。热辐射指物体发射电磁能，并被其它物体吸收转变为热的热量交换过程。 如果系统的净热流率为0，即流入系统的热量加上系统自身产生的热量等于流出系统的热量：q流入+q生成-q流出=0，则系统处于热稳态。在稳态热分析中任一节点的温度不随时间变化。 瞬态传热过程是指一个系统的加热或冷却过程。在这个过程中系统的温度、热流率、热边界条件以及系统内能随时间都有明显变化。

CMG数值模拟软件简介

CMG数值模拟软件简介 CMG开发的油藏数值模拟软件在市场上处于领先地位，作为提高采收率模拟的行业标准，得到了全球的认可 CMG先进的模拟技术，不断开拓新领域-模拟简单到复杂的提高采收率过程。通过结合简易的模型创建工作流程，最先进的性能增强技术以及跨学科多重机理（例如，热效应、地球化学、地质力学、流体相态、井筒、水力压裂以及完井等）精确模拟提高采收率过程。 CMOST AI 强大的敏感性分析、历史拟合、方案优化以及不确定性分析工具，最大限度地提高各类油藏的采收率和净现值 GEM组分模拟器 世界领先的状态方程模拟器，适用于组分、化学驱以及非常规油气藏模拟 IMEX黑油模拟器 模拟常规和非常规油气藏模型的衰竭和二次开采过程，使用快速和简单的工作流程进行准确的预测

STARS热采及化学驱模拟器 准确模拟矿场提高采收率机理-热采、化学驱以及其他EOR技术-使得生产和效益最大化。 Builder前处理模块 交互式、直观和易于使用的操作界面，为CMG模拟器快速和高效的准备模型 Results后处理模块 为更加深入的理解油藏特征、提高采收率过程以及油藏性能等提供了先进的可视化和分析工具 WinProp相态模拟软件包 为CMG模拟器创建流体模型，并为第三方油藏模拟软件提供黑油模型

CMOST AI 提升油田开发研究能力和潜力，改善业务决策流程。将统计分析、机器学习和无偏数据解释等人工智能技术与人类的工程专业知识相结合，确定油藏开发最佳方案。 认知油气储层 在同一个模型中同时自动考虑所有不确定性参数，运行数百个模拟作业，分析数据并做出更好的业务决策。 ?图形展示对开发效果影响最大的参数 ?从有限的模拟运算结果中获取信息，并通过它来认识每个参数如何影响模拟结果 ?“假定推测”功能，快速得出属性变化对产量的影响结果，并实时更新生产曲线 ?在更改一个或所有变量时，CMOST AI的内部引擎能自动预测变量之间的交互作用 优化改进业务决策 利用人工智能（AI）技术，用最少的计算找到最佳解。 ?快速运行数千个模型，评估历史拟合结果的多解性，方案优化结果以及相关概率分布特征 ?用户自定义的优化目标函数 ?使用高级计算引擎：CMG DECE、粒子群优化（PSO）、差分进化算法（DE）、拉丁超立方+代理方程或随机全组合方法 ?运算较少作业，确定最佳（全局最佳）开发方案或操作条件 管理风险

油藏数值模拟中几种主要的数学模型教学内容

1、黑油模型（Black Oil ）： 黑油模型是指非挥发性原油的数学模型，是相对于油质极轻的挥发性油而言，因油质重而色泽较深，故称之为黑油 其基本假设为： <1> 油藏中的渗流为等温渗流； <2> 油藏中最多只有油气水三相，每一相的渗流均遵守达西定律； <3> 油藏烃类只含有油气两个组分，油组分是指将地层原油在地面标准状况下经历分离后所残存的液体，而其组分是指全部分离出来的天然气。油藏状况下油气两种组分可能形成油气两相，油组分完全存在于油相中，而气组分则可以以自由气的形式存在于气相内，也可以以溶解气的方式存在于油相中，所以地层中油相应为油组分和气组分的某种组合。常规黑油模型一般不考虑油组分向气组分的挥发过程； <4> 油藏中气体的溶解和逸出是瞬间完成的，即认为油藏中油气两相瞬时地达到相平衡状态； <5> 油水之间不互溶； <6> 由于天然气在水中溶解度很小，可以认为它不溶于水。 油气水三相渗流基本微分方程： g () ()()()[()]()()ro o o o o o o o ro gd rg g gd o g g o og g g s o g o g rw w w w w w w w kk S P D q t kk kk S S P D P D R q q t kk S P D q t ρφργμρρφρφργγμμρφργμ???????-?+=?? ????? ??+??? ???-?+??-?++=??????? ? ???????-?+=??????? 油相：气相：水相：油水两相渗流基本微分方程： g ()()()()ro og og o o o o o rw w w w w w w w kk S P D q t kk S P D q t ρφργμρφργμ???????-?+=??????? ? ???? ???-?+=??????? 油相：水相： 注意： 1、式中的产量项是以质量计的单位时间内单位地层体积的产出（注入）量； 2、og o gd ρρρ=+，地面油的相对密度为地面油与溶解气相对密度之和。 3、,,og o gd o o gd gd g g γγγγργρ=+== 辅助方程： 饱和度（三相）1o g w S S S ++= 饱和度（两相）1o g S S += 毛管力（三相）：() ()o w cow w g o cog g p p p S p p p S -=???-=?? 毛管力（两相）：()o w cow w p p p S -=

HYLTE喷管流场混合性能的实验和数值模拟研究

第16卷　第10期 强激光与粒子束Vol.16,No.10 2004年10月 HIGH POWER LASER AND PARTIC LE BE AMS Oct.,2004　 文章编号:100124322(2004)1021240205H YL TE 喷管流场混合性能的实验和数值模拟研究 Ξ 施建华,　姜宗福,　袁圣付,　华卫红 (国防科学技术大学定向能技术研究所,湖南长沙410073) 摘　要:　用激光诱导碘荧光的方法对高超音速低温喷管的混合性能进行了测量,并用CFD 软件F LUE NT 模拟了喷管的流场。两种方法所得的结果吻合得较好,在所给的参数条件下,燃料穿过氧化剂流,后者先被前 者压缩,然后稍有膨胀。两股气流充分混合的地方距喷管出口平面10mm 左右。实验与模拟的主要差别在于 两股气流相遇后,实验结果中气流方向变化不大,而在模拟结果中,气流方向改变为基本上与x 轴平行。 关键词:　高超音速低温(HY LTE )喷管;混合性能;激光诱导碘荧光(LIIF );荧光强度;数值模拟;摩尔分 数 中图分类号:　T N248.5 文献标识码:　A 氟化氘/氟化氢(DF/HF )化学激光器是目前连续出光功率最高的激光器之一,它以效率高、体积小、不需要外部能源等优点而倍受世界各国科学界的关注。然而随着功率的提高,激光器的尺寸越做越大,实验成本急剧上升,因此数值模拟方法在激光器的设计和研制中得到越来越广泛的应用,但数值模拟毕竟是一种近似方法,其结果需要与实验进行比较。 喷管的混合情况是影响连续波DF/HF 化学激光器性能和效率的一个主要因素。本文用激光诱导碘荧光(LIIF )法测量了目前被广泛使用、效率最高、代表化学激光器喷管发展方向的高超音速低温(HY LTE )喷管的混合情况,并用商用CFD 软件F LUE NT 对该流场进行了数值模拟。通过分析两种方法所得到的结果,了解喷管的混合性能,并对该软件计算结果的精确性给出评价。 1　喷管的结构和入口参数 表1　喷管的结构参数T able 1　Structure p arameters of nozzle nozzle α/(°)β/(°)l /mm h /mm oxidant 45.0016.620.4000.200fuel 18.0515.00 1.0200.508diluent 24.8215.000.9960.254表2　各喷管的入口总压T able 2　Total pressure at each nozzle ’s inlet nozzle oxidant fuel diluent pressure/MPa 0.040.250.20 目前,在燃烧驱动CW DF/HF 化学激光器中广泛使用的是HY LTE 喷管,它通过横向射流使反应面扭曲,喉 道高度很小。其氧化剂喷管为一型面喷管,在氧化剂喷 管的扩张段,沿气流流动的方向,依次为稀释剂喷管和燃 料喷管,三者均为Laval 喷管,其中氧化剂喷管为平面对 称,其余两种为轴对称,其结构可参阅参考文献[1]。各 喷管的收缩角α、扩张角β、等截面长度l 以及喉道高度 h 的大小见表1。 在氧化剂喷管的同一型面上,燃料喷管和稀释剂喷 管(统称为副喷管)的对称轴相互平行,之间的距离为3. 172mm ,它们与氧化剂喷管的轴线之间的夹角为25°。副 喷管在氧化剂喷管的两侧交错排列,周期为5mm 。 各喷管的入口总压见表2。2　喷管混合性能的实验测量 激光诱导碘荧光是一种非常好的流场测量技术,在化学激光器的流场测量中得到广泛的应用[2～4]。DF/HF 化学激光器中含有氘/氢等活性极强、极易与碘发生反应的原子,实验中用氦气代替原来的气体,并向其中一股气流中加入少量的碘气体。用激发激光照射流场,通过拍摄流场中碘分子的荧光图,就可以知道含碘分子气流的走向,从而得到流场的混合情况。考虑碘的消耗量、碘可能对喷管造成腐蚀的影响以及气流在流场中的作用,本实验在燃料流中加入碘分子。 实验装置如图1所示。514.5nm 的氩离子激光经一圆孔光阑照射到柱透镜上,光束沿一个方向展开。流Ξ收稿日期:2004203224;　修订日期:2004205231基金项目:高等学校先进教师基金资助课题 作者简介:施建华(1976— ),女,江苏盐城人,博士生,目前主要从事强激光技术研究;E 2mail :gexin7651@https://www.docsj.com/doc/805065052.html, 。