基于节点间断有限元的三维并行水动力模型研究

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作者 陈泽礽 张庆河 冉国全 《哈尔滨工程大学学报》 北大核心 2025年第9期1719-1727,共9页

针对现有Matlab-C混编模式下无积分节点间断有限元水动力模型计算效率较低的问题,本文使用C++代码框架下重新建立三维水动力模型。模型对封闭港池风吹流和渤海辽东湾锦州港附近海域潮流进行模拟,模拟结果分别与理论解和实测数据吻合较... 针对现有Matlab-C混编模式下无积分节点间断有限元水动力模型计算效率较低的问题,本文使用C++代码框架下重新建立三维水动力模型。模型对封闭港池风吹流和渤海辽东湾锦州港附近海域潮流进行模拟,模拟结果分别与理论解和实测数据吻合较好。基于OpenMP与MPI并行算法分别实现三维水动力模型并行计算,计算结果表明:在计算网格数量较多时,MPI并行计算效率高于OpenMP并行;在计算网格数量较少时,MPI并行模型对网格的划分存在限制,而OpenMP并行模型能充分利用计算核心,减少更多的计算时间。 展开更多

关键词 节点间断有限元方法 三维浅水方程 OpenMP并行 MPI并行 数值模型 非结构网格 内外模不分离 潮流模拟

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三维非均匀脆性材料破坏过程的数值模拟 被引量：55

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作者 陈永强 郑小平 姚振汉 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2002年第3期351-361,共11页

采用有限元方法模拟了三维非均匀固体材料的宏观等效力学性质和破坏过程．首先采用格形(lattice)方法把试件离散成三维均匀网格,在每个单元格中将材料按照均匀处理,根据给定的统计规则来确定不同单元格中的材料常数以反映材料的非均匀... 采用有限元方法模拟了三维非均匀固体材料的宏观等效力学性质和破坏过程．首先采用格形(lattice)方法把试件离散成三维均匀网格,在每个单元格中将材料按照均匀处理,根据给定的统计规则来确定不同单元格中的材料常数以反映材料的非均匀性．然后对非均匀脆性材料选用简单的本构关系与断裂准则,采用自适应选取载荷步长对试件进行加载,通过非平衡迭代技术对刚度矩阵进行不断修正,实现了非均匀脆性材料的弹性行为及破坏过程的数值模拟．在此基础上,通过数值计算研究了材料的非均匀分布对宏观等效力学性质和破坏过程的影响,给出了破坏全过程的非线性载荷－位移曲线以及不同载荷阶段的三维损伤破坏的演化图． 展开更多

关键词 破坏过程 格形模型 数值模拟 有限元法 载荷步长 非平衡迭代技术 演化演 三维非均匀脆性材料

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一种建立低渗透油藏三维非均质流体模型的方法 被引量：2

3

作者 孙业恒 汪勇 +1 位作者 魏小蓉 戴涛 《油气地质与采收率》 CAS CSCD 2002年第2期17-19,共3页

低渗透储层物性差、非均质严重 ,储层内部油水分布、渗流规律各不相同 ,不同试验样品的相对渗透率曲线和毛细管压力曲线差别大。在油藏数值模拟研究中 ,用传统的一条或几条相对渗透率曲线来描述油田原始油水分布和含水上升规律不能满足... 低渗透储层物性差、非均质严重 ,储层内部油水分布、渗流规律各不相同 ,不同试验样品的相对渗透率曲线和毛细管压力曲线差别大。在油藏数值模拟研究中 ,用传统的一条或几条相对渗透率曲线来描述油田原始油水分布和含水上升规律不能满足模拟精度的要求。根据储层分类系数 ,应用样品毛管压力曲线、相对渗透率曲线和测井解释含水饱和度 ,提出了建立低渗透油田三维非均质流体模拟模型的一种新方法 ,并在实际模拟中得到了很好的应用。 展开更多

关键词 低渗透油藏 三维非均质 流体模型 数值模拟 相对渗透率曲线 毛管压力曲线 含水饱和度

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具有复杂计算域的三维非静压流动数值模拟 被引量：1

4

作者 吕彪 白玉川 《泥沙研究》 CSCD 北大核心 2013年第5期64-68,共5页

建立了基于非结构化网格的表层静压假设的三维流动非静压数值模型。模型中采用半隐式分步法求解Navier-Stokes控制方程。运用满足自由表面运动学边界条件的水位演化方程来计算自由表面,动量方程中的对流项和水平扩散项采用Semi-Lagrang... 建立了基于非结构化网格的表层静压假设的三维流动非静压数值模型。模型中采用半隐式分步法求解Navier-Stokes控制方程。运用满足自由表面运动学边界条件的水位演化方程来计算自由表面,动量方程中的对流项和水平扩散项采用Semi-Lagrangian方法离散。模型能有效求解正压的、斜压的、静压和非静压三维流动问题,并具有质量守恒、无条件稳定等优点。通过孤立波在缓变底坡上的传播和渤海潮流运动两个算例对模型进行检验,通过数值计算结果和实测结果的比较,验证了模型能够准确的模拟具有强三维流动特性的自由表面流动问题的能力和具有良好的复杂边界适应性。 展开更多

关键词 三维数值模型 复杂计算域 非静压

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矿井涌水量预测三维数值模拟 被引量：4

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作者 马青山 骆祖江 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2015年第2期236-241,共6页

为了准确预测矿井涌水量,保障煤矿安全生产,以鄂尔多斯巴彦淖井田为例,采用地下水三维数值模拟理论和方法,通过对研究区水文地质模型的概化,建立了巴彦淖井田矿井涌水量预测的地下水三维非稳定流数值模拟模型,并结合矿井生产进度,以工... 为了准确预测矿井涌水量,保障煤矿安全生产,以鄂尔多斯巴彦淖井田为例,采用地下水三维数值模拟理论和方法,通过对研究区水文地质模型的概化,建立了巴彦淖井田矿井涌水量预测的地下水三维非稳定流数值模拟模型,并结合矿井生产进度,以工作面月回采进度为单位,模拟预测了丰水期和平水期两种情况下,各工作面不同进度期地下水位分别疏降至2煤层底时的涌水量。结果表明:在前10个进度期内,工作面最大涌水量为1 328 m3·h-1,正常涌水量为1 134m3·h-1.实践证明:该方法不但能正确刻画矿井水文地质条件,而且还能将矿井涌水量预测和矿井生产进度紧密结合起来,具有较高的精度。 展开更多

关键词 工作面 涌水量 三维非稳定流数值模型

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松原壅水坝工程库区左岸浸没预测三维数值模拟 被引量：6

6

作者 骆祖江 杨林 +1 位作者 李占军 王俊杰 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第3期129-134,共6页

针对平原区水库蓄水后引起的浸没问题,以松原壅水坝工程库区左岸浸没为例,在概化出库区左岸水文地质概念模型的基础上,建立了松原壅水坝工程库区左岸浸没预测的地下水三维非稳定流数值模拟模型,并采用有限差分模拟方法,按无防渗墙和长为... 针对平原区水库蓄水后引起的浸没问题,以松原壅水坝工程库区左岸浸没为例,在概化出库区左岸水文地质概念模型的基础上,建立了松原壅水坝工程库区左岸浸没预测的地下水三维非稳定流数值模拟模型,并采用有限差分模拟方法,按无防渗墙和长为4.05、8.05及12.05km3种不同防渗墙蓄水工况方案进行预测,获得了无防渗墙蓄水工况4-10月底逐月的和3种不同防渗墙蓄水工况8月底的浸没范围。计算结果表明:无防渗墙蓄水工况方案4月份浸没范围最小,总面积为127.62×104m2,随后逐渐增大;8月份浸没范围达到最大,总面积为1473.94×104m2,而后又逐渐减小;随着在潜水含水层沿库区左岸布置防渗墙的加长,浸没范围逐渐减小,但减幅不大。该研究可为今后水库蓄水引起的库区浸没模拟预测提供参考。 展开更多

关键词 数值模拟 三维 非稳定流 防渗 浸没 预测

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河流相储层三维流动单元模型建立——以孤东油田七区馆上段为例 被引量：18

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作者 隋淑玲 《油气地质与采收率》 CAS CSCD 北大核心 2005年第3期12-14,共3页

应用流动分层指标法对孤东油田七区馆上段进行了流体流动单元的识别与划分,将孤东油田馆上段储层按其渗流能力划分为5种流动单元类型。在流动单元划分基础上,以沉积相为控制条件,利用基于目标的示性点过程算法,建立了一个注采井组的三... 应用流动分层指标法对孤东油田七区馆上段进行了流体流动单元的识别与划分,将孤东油田馆上段储层按其渗流能力划分为5种流动单元类型。在流动单元划分基础上,以沉积相为控制条件,利用基于目标的示性点过程算法,建立了一个注采井组的三维流动单元模型,通过流动单元模型与沉积微相模型对比以及油藏数值模拟方法的验证,说明流体流动单元三维模型更能反映储层的三维非均质性。 展开更多

关键词 单元模型 三维流动 馆上段 河流相储层 田七 流体流动单元 流动单元划分 数值模拟方法 渗流能力 孤东油田 控制条件 模型对比 沉积微相 非均质性 三维模型 指标法 沉积相 点过程 油藏

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宁夏水洞沟水库三维水沙运移数值模拟研究 被引量：1

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作者 李春光 杨程 《中国农村水利水电》 北大核心 2013年第12期45-50,共6页

为了研究水洞沟水库的水沙运移情况。建立了三维水沙数学模型,采用非结构网格的有限体积法,对两种工况下水库的水沙运动进行了数值模拟研究,对三个典型层的流场、部分断面的流速分布及部分断面的河床高程进行了分析。结果表明:流场的模... 为了研究水洞沟水库的水沙运移情况。建立了三维水沙数学模型,采用非结构网格的有限体积法,对两种工况下水库的水沙运动进行了数值模拟研究,对三个典型层的流场、部分断面的流速分布及部分断面的河床高程进行了分析。结果表明:流场的模拟值符合水流运动的一般规律,即从底层到表层流速逐渐增大;断面流速的分布规律也是合理的;几个典型断面的河床高程的模拟值与实测值较为一致。从而说明建立的数学模型可应用于跟水洞沟水库类似的工业供水水库。 展开更多

关键词 水洞沟水库 三维水沙模型 非结构网格 有限体积法 数值模拟

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电子封装件受热载荷作用有限元数值模拟分析 被引量：14

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作者 葛增杰 顾元宪 +1 位作者 王宏伟 靳永欣 《大连理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第3期320-325,共6页

针对典型塑料方形扁平封装体PQFP在工作过程中的受热分析问题,基于热弹性力学理论建立了二维和三维有限元数值模拟分析模型.研究了封装体在功率耗散情况下受均匀和非均匀热载作用时其材料的热膨胀和导热性质.有限元数值模拟取得了与实... 针对典型塑料方形扁平封装体PQFP在工作过程中的受热分析问题,基于热弹性力学理论建立了二维和三维有限元数值模拟分析模型.研究了封装体在功率耗散情况下受均匀和非均匀热载作用时其材料的热膨胀和导热性质.有限元数值模拟取得了与实验一致的结果.数值结果表明,采用较小弹性模量和热膨胀率的材料可以有效地减小热应力,基板和芯片的厚度是影响封装体变形的主要参数.数值分析结果为提高封装件的可靠性和优化设计提供了理论依据. 展开更多

关键词 数值模拟分析 载荷作用 电子封装 受热 三维有限元数值模拟 热弹性力学 分析问题 工作过程 数值结果 导热性质 功率耗散 分析模型 理论建立 热膨胀率 弹性模量 优化设计 分析结果 封装体 非均匀 热应力 可靠性 体变形 材料

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不同轴压/侧压下逐步开挖马蹄形巷道围岩分区破裂化数值模拟 被引量：6

10

作者 王学滨 马冰 +1 位作者 张智慧 吕进国 《防灾减灾工程学报》 CSCD 北大核心 2019年第5期827-834,共8页

基于空间局部化视角研究分区破裂化的发生机制。采用三维非均质应变软化模型,在逐步开挖和不同轴压与侧压之比条件下研究了马蹄形(U形)巷道围岩不同剖面和测线上剪切应变增量的分布特征。结果表明:U形巷道围岩的分区破裂化呈圆环形;分... 基于空间局部化视角研究分区破裂化的发生机制。采用三维非均质应变软化模型,在逐步开挖和不同轴压与侧压之比条件下研究了马蹄形(U形)巷道围岩不同剖面和测线上剪切应变增量的分布特征。结果表明:U形巷道围岩的分区破裂化呈圆环形;分区破裂化可出在现掌子面的前、后方;在掌子面前方,随着远离掌子面,分区破裂化有所减弱,直至消失;轴压与侧压之比越大,分区破裂化越明显;在垂直于巷道轴线的不同平面上,分区破裂化有所不同,这与不同剪切带的特征不同及发育不同有关;共轭剪切带的出现,会使分区破裂化变得复杂。启动于巷道表面的空间圆锥剪切面的充分发展产生了分区破裂化。 展开更多

关键词 分区破裂化 三维模型 非均质应变软化 轴压 侧压 逐步开挖 马蹄形巷道 数值模拟

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混流泵叶轮的三维反问题设计多目标优化 被引量：8

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作者 王梦成 袁建平 +1 位作者 李彦军 郑云浩 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第12期1854-1860,共7页

为进一步提高混流泵运行效率及高效区范围,本文对比转速为530的混流泵进行了综合优化设计。采用由反问题设计法、数值模拟、拉丁超立方抽样法、克里金模型和非支配遗传算法构成的综合优化系统,以叶片载荷为设计参数,以0.7Qdes和1.1Qdes... 为进一步提高混流泵运行效率及高效区范围,本文对比转速为530的混流泵进行了综合优化设计。采用由反问题设计法、数值模拟、拉丁超立方抽样法、克里金模型和非支配遗传算法构成的综合优化系统,以叶片载荷为设计参数,以0.7Qdes和1.1Qdes处的泵段效率为优化目标。在累计探索10000种不同叶轮配置后,得到了最优配置集构建的帕累托前沿,并根据工程需求选取了适当的参数配置。结果表明:与原始混流泵模型相比,优化后模型在较大的流量范围内(0.7Qdes^1.3Qdes)泵段效率有明显提升。在设计点处,扬程基本不变,效率提高约4.2%。该方法具有良好的工程应用价值。 展开更多

关键词 导叶式混流泵 叶轮 三维反问题设计 数值模拟 多目标优化 拉丁超立方取样 克里金模型 非支配遗传算法

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碳酸盐岩水平井酸化模式及工艺参数优化研究 被引量：10

12

作者 薛衡 黄祖熹 +5 位作者 赵立强 王贺华 刘平礼 刘榧 成一 岑玉达 《油气藏评价与开发》 CSCD 2018年第3期66-72,共7页

水平井油层区域跨度大、非均质性强,钻、完井及开采过程中受到的伤害表现出强烈的非均质性特征,常规笼统酸化效率低。围绕非均质碳酸盐岩储层水平井高效酸化所面临的技术瓶颈,提出了以伤害特征描述、酸化模式优选和工艺参数优化为依据... 水平井油层区域跨度大、非均质性强,钻、完井及开采过程中受到的伤害表现出强烈的非均质性特征,常规笼统酸化效率低。围绕非均质碳酸盐岩储层水平井高效酸化所面临的技术瓶颈,提出了以伤害特征描述、酸化模式优选和工艺参数优化为依据的水平井高效酸化设计方法;并建立了一套集水平井钻井伤害模拟、不同酸化工艺和模式改造方法、酸化效果后评估的三维精细化数学模型。采用以上设计方法和数学模型,针对某水平井为例,展开了系统的模拟研究。研究表明,该水平井伤害程度在三维空间中表现极不均匀。采用强度为0.5 m^3/m的转向酸体系分别按笼统酸化、分段酸化和局部酸化进行模拟分析,其中局部改造效果好于其它两种酸化模式,综合表皮系数由4.717降至-0.083。同时,以局部酸化模式中第4小段为例进行了工艺参数优化设计,其中优化注酸排量为2 m^3/min,酸液用量为66 m^3。通过研究,能够有效帮助解决碳酸盐岩水平井长井段基质酸化效果不理想的现状,使可控参数(如施工参数)和不可控参数(如地层参数)达到优化组合,实现合理、高效布酸目的。 展开更多

关键词 酸蚀蚓孔 水平井酸化 碳酸盐岩 非均质性 三维模拟 数值模型

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FCC沉降器内不同结构旋风分离系统的模拟分析

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作者 高助威 王娟 +3 位作者 姜龙骏 王江云 任文建 毛羽 《石油学报（石油加工）》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第6期1120-1127,共8页

FCC沉降器内两级旋风分离系统是石油工业催化裂化过程的重要组成部分。为了分析两级旋风分离系统之间的传递关系,笔者采用Reynolds应力输运模型(RSM)对FCC沉降器内两级旋风分离系统进行两相数值模拟,研究了4种不同结构的流场分布特征及... FCC沉降器内两级旋风分离系统是石油工业催化裂化过程的重要组成部分。为了分析两级旋风分离系统之间的传递关系,笔者采用Reynolds应力输运模型(RSM)对FCC沉降器内两级旋风分离系统进行两相数值模拟,研究了4种不同结构的流场分布特征及两级分离器间流动不稳定性的相互影响过程。结果表明,粗旋和顶旋采用合理的结构形式能更好地平衡顶旋气流,提高分离效率,降低压力降。料腿底部无约束时,粗旋排出流率较大,顶旋排出流率较小,且各顶旋排出流率并不相同。由粗旋排气管排出的气流仍有旋转特点,使方形直连管下端有漩涡区,出现了多个封闭循环流动的小漩涡,这对顶旋的流动不稳定性有重要的影响。 展开更多

关键词 FCC沉降器 Reynolds应力输运模型(RSM) 旋风分离器 三维非稳态流场 数值模拟

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