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一种混合格式的构建及其在多尺度流动中的应用 被引量:1
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作者 潘宏禄 李俊红 沈清 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第12期1774-1780,共7页
面向非定常湍流数值模拟方法精度提升问题,构建了实用的矢通量分裂(FVS)形式高阶精度混合格式。该格式平滑区具有五阶精度线性紧致格式的高分辨率特证,而强间断和强梯度区呈二阶耗散型格式特征,进而保证全流场计算的稳定性。基于所建立... 面向非定常湍流数值模拟方法精度提升问题,构建了实用的矢通量分裂(FVS)形式高阶精度混合格式。该格式平滑区具有五阶精度线性紧致格式的高分辨率特证,而强间断和强梯度区呈二阶耗散型格式特征,进而保证全流场计算的稳定性。基于所建立的混合格式开展有限体积大涡模拟(LES)计算,将其应用于三维高Reynolds数非定常湍流预测中。结果显示,所建立的数值格式能够可靠预测湍流多尺度涡结构特征,且计算量小,具有较高分辨率和鲁棒性。 展开更多
关键词 多尺度流动 大涡模拟 数值模拟 高阶格式
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适于可压缩多尺度流动的紧致型激波捕捉格式 被引量:2
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作者 李彦苏 阎超 于剑 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第8期1602-1609,共8页
针对可压缩多尺度流动数值模拟特点,研究一种五阶高分辨率紧致型激波捕捉格式——紧致重构加权基本无振荡(CRWENO)格式。该格式利用非线性权系数将低阶紧致格式加权组合以达到高阶精度。在光滑区域蜕化成具有高分辨率的五阶线性紧致格式... 针对可压缩多尺度流动数值模拟特点,研究一种五阶高分辨率紧致型激波捕捉格式——紧致重构加权基本无振荡(CRWENO)格式。该格式利用非线性权系数将低阶紧致格式加权组合以达到高阶精度。在光滑区域蜕化成具有高分辨率的五阶线性紧致格式,在间断附近则能保持计算稳定无振荡。对CRWENO格式、目前广泛使用的加权基本无振荡(WENO)格式及两格式对应的线性格式(即五阶线性迎风格式和五阶紧致格式)进行数值性能研究,评估非线性权系数对格式耗散及频谱特性的影响。使用一维、二维、三维典型算例进行数值试验,探讨线性/非线性、紧致/非紧致格式在可压缩多尺度流动模拟中的优势和不足。结果表明,CRWENO格式在强压缩性流场模拟中能够稳定地捕捉激波,其紧致特性则改善了非线性格式普遍存在的耗散过大、分辨率较差的问题,使其能够清晰捕捉多尺度流动结构。因此,该格式在可压缩多尺度流动模拟中具有较大优势。 展开更多
关键词 紧致格式 加权基本无振荡(WENO)格式 激波捕捉 数值耗散 频谱特性 可压缩多尺度流动
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致密油多尺度渗流数学模型及影响因素分析 被引量:3
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作者 朱维耀 刘昀枫 +2 位作者 李忠兴 岳明 孔德彬 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期2347-2360,共14页
通过改进巴西劈裂实验的施力方式联用声发射实时监测技术,实现多尺度渗流的准确模拟,揭示致密油藏非线性渗流规律;依据致密油藏多尺度渗流物理特征,将水平井多级压裂形成的流场结构划分为三大区五小区即Ⅰ水平井筒区、Ⅱ改造区(强、弱... 通过改进巴西劈裂实验的施力方式联用声发射实时监测技术,实现多尺度渗流的准确模拟,揭示致密油藏非线性渗流规律;依据致密油藏多尺度渗流物理特征,将水平井多级压裂形成的流场结构划分为三大区五小区即Ⅰ水平井筒区、Ⅱ改造区(强、弱改造区)、Ⅲ未改造区(基质动用、未动用区),并建立水平井多级压裂开发多区耦合非线性渗流数学模型;依据不同时刻供给边界的波及区域,将开发过程划分为水平井筒区-改造区两区耦合和水平井筒区-改造区-未改造区三区耦合2个阶段,推导不同阶段的产量计算公式;依据稳态依序替换方法迭代求解,揭示动态供给边界的扩张规律和致密油藏水平井多级压裂开发产量递减规律。明确启动压力梯度、应力敏感性特征等参数对致密油藏累计产量的影响规律。基于鄂尔多斯盆地致密油藏实际参数,通过模拟衰竭式开发2000 d。研究结果表明:启动压力梯度和应力敏感性对致密油开采影响显著,其中,改造区的应力敏感性特征是影响致密油藏采出程度的主要因素,其影响幅度约为基质区应力敏感性特征影响幅度的3.14倍。以鄂尔多斯盆地A井为例,合理水平井长度为2000~3000 m,合理裂缝半长为200~250 m,目标区块合理生产压差为7~9 MPa。 展开更多
关键词 致密油 多尺度流动 非线性渗流 流场结构 多区耦合
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减阻剂对管道内流动结构及安全性影响研究 被引量:4
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作者 吴轩 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2015年第5期51-57,共7页
减阻剂可以有效改变管道内流动结构,减少流动阻力,在保证管道输量的前提下,降低管道的工作压力,提高管道的安全性能。采用Giesekus模型对表面活性剂减阻流动进行直接数值模拟,并基于模拟计算结果,采用小波多分辨分析方法研究减阻剂对流... 减阻剂可以有效改变管道内流动结构,减少流动阻力,在保证管道输量的前提下,降低管道的工作压力,提高管道的安全性能。采用Giesekus模型对表面活性剂减阻流动进行直接数值模拟,并基于模拟计算结果,采用小波多分辨分析方法研究减阻剂对流动结构的影响,定量计算减阻剂的作用效果,分析其对管道运行安全的影响。计算结果表明:在减阻剂作用下,流向速度分量的大尺度脉动所含能量显著增强,与牛顿流体相比,减阻流体的大尺度结构增大约1.5倍,而小尺度流动结构明显减少,进一步证明了减阻剂对小尺度湍流结构的抑制作用。得到的减阻率为47.07%,可使管道在较低压力下运行,降低管道的安全风险,提升管道的安全性能。 展开更多
关键词 减阻剂 管道安全 直接数值模拟 小波分析 多尺度流动结构
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平板液相横流中气体射流的多尺度旋涡结构分析
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作者 黄彪 黄润航 +2 位作者 吕亚飞 刘涛涛 郝亮 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期942-949,共8页
为了研究平板液相横流中气体射流形态非稳态演化及流场中旋涡结构的多尺度演化过程,基于两步投影法和VOF界面捕捉方法,结合高分辨率网格策略,建立了平板液相横流中气体射流的高精度数值模拟方法.研究结果表明:平板液相横流中气体射流的... 为了研究平板液相横流中气体射流形态非稳态演化及流场中旋涡结构的多尺度演化过程,基于两步投影法和VOF界面捕捉方法,结合高分辨率网格策略,建立了平板液相横流中气体射流的高精度数值模拟方法.研究结果表明:平板液相横流中气体射流的演化过程可以分为射流气泡初步形成、射流气液界面失稳和射流气泡充分发展3个典型阶段.在Kelvin-Helmholtz不稳定性的诱导下,气液界面发生形变并逐渐失稳产生破碎,导致射流形态由大尺度连续气泡逐渐转变为小尺度离散气泡.平板液相横流中气体射流的涡系结构主要包括射流内部和气液界面的反旋转涡对、近壁面和射流界面的剪切层涡以及通气孔前缘的马蹄涡.各种旋涡结构在流场不同发展阶段扮演不同的作用,并相互作用导致了射流气泡演变过程的复杂多尺度流动. 展开更多
关键词 数值模拟 射流气泡 K-H不稳定性 旋涡结构 多尺度流动
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基于动理学模型的多尺度随机粒子方法 被引量:2
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作者 费飞 张俊 柳朝晖 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2019年第5期731-739,共9页
传统随机粒子方法的时空离散步长受分子碰撞尺度(分子平均自由程和平均碰撞时间)的限制,当空间和时间离散尺度远大于碰撞特征尺度时,其输运系数的数值误差显著增加,因此如直接利用这类方法对跨流域流动精确求解,其计算效率往往是极低的(... 传统随机粒子方法的时空离散步长受分子碰撞尺度(分子平均自由程和平均碰撞时间)的限制,当空间和时间离散尺度远大于碰撞特征尺度时,其输运系数的数值误差显著增加,因此如直接利用这类方法对跨流域流动精确求解,其计算效率往往是极低的(如DSMC方法,Fokker-Planck和BGK模型随机粒子方法)。通过对随机粒子方法输运系数离散误差的分析可知,这主要是因为传统算法将模拟分子的运动和碰撞解耦计算引起的。针对这一问题,本文介绍了适合于跨流域流动模拟的多尺度Fokker-Planck和BGK模型随机粒子方法。通过分子运动求解中耦合碰撞作用,在连续流区域,改进的随机粒子方法在较大的时间步长下仍能够满足宏观流体力学方程的输运性质。理论和计算结果显示,多尺度Fokker-Planck和BGK模型随机粒子方法可以高效准确地模拟从稀薄流到连续流的跨流域气体流动。 展开更多
关键词 动理学模型 随机粒子方法 多尺度流动 DSMC
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考虑应力敏感和吸附的页岩表观渗透率模型 被引量:11
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作者 郭肖 任影 吴红琴 《岩性油气藏》 CSCD 北大核心 2015年第4期109-112,118,共5页
页岩气流动存在明显的多尺度效应,而应力敏感和吸附现象的存在使得页岩气的渗流机理更为复杂。基于Beskok-Karniandakis模型,推导了考虑应力敏感和吸附的页岩表观渗透率计算模型。利用该模型进行计算并分析了应力敏感和吸附对页岩表观... 页岩气流动存在明显的多尺度效应,而应力敏感和吸附现象的存在使得页岩气的渗流机理更为复杂。基于Beskok-Karniandakis模型,推导了考虑应力敏感和吸附的页岩表观渗透率计算模型。利用该模型进行计算并分析了应力敏感和吸附对页岩表观渗透率的影响。当页岩孔隙半径大于5 nm时,应力敏感对表观渗透率的影响占主要地位,应力敏感和吸附综合作用下的页岩表观渗透率随压力降低呈先降后升的趋势;当孔隙半径小于5 nm时,应力敏感导致的渗透率损失要小于气体解吸和滑脱引起的渗透率增大,页岩表观渗透率随压力降低而增大。 展开更多
关键词 页岩气 应力敏感 吸附 多尺度流动 克努森数
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页岩气藏压裂井产能评价及分析 被引量:9
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作者 胡德高 郭肖 +2 位作者 郑爱维 舒志国 张柏桥 《西南石油大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2019年第6期132-138,共7页
页岩气储存在自生自储的纳米级孔隙中,压裂成为页岩气开发的重要技术。在考虑了多尺度非达西渗流机理的基础上,建立了多种流态多尺度渗流模型,求出考虑有限裂缝流动的页岩气藏压裂井稳态产能方程,在该模型中充分考虑了孔隙尺寸对Knudse... 页岩气储存在自生自储的纳米级孔隙中,压裂成为页岩气开发的重要技术。在考虑了多尺度非达西渗流机理的基础上,建立了多种流态多尺度渗流模型,求出考虑有限裂缝流动的页岩气藏压裂井稳态产能方程,在该模型中充分考虑了孔隙尺寸对Knudsen扩散系数的影响,并探索了滑脱现象、Knudsen扩散系数DK、渗透率K、裂缝半长Lf、裂缝穿透比Lf/Re与裂缝流动能力Kf·Wf对压裂井产能的影响规律。研究结果表明,渗透率修正因子ξ对产能的影响较大,以多尺度渗流模型确定的页岩气压裂井产能与实际生产数据非常稳合。当井底流压<15 MPa时,滑脱效应对压裂井产能的影响开始增强,并且随着滑脱因子增加,压裂井的产能随之增加;岩芯渗透率越低,Knudsen扩散系数DK和滑脱效应对产能影响越大。 展开更多
关键词 页岩气 流动多尺度 Knudsen扩散系数 渗透率修正因子 压裂井
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