格子Boltzmann方法解扩散方程的复杂边界条件研究 被引量：5

1

作者 黄俊涛 张力 +1 位作者 雍稳安 王沫然 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2014年第3期305-312,共8页

对格子Boltzmann方法求解含第三类边界条件的扩散方程进行了理论和数值研究,构造了一种新的基于bounce-back的边界处理数值格式,用来处理复杂边界问题.借助渐近分析,证明了新方法的数值相容性.用数值算例从不同角度分析了算法的精度和... 对格子Boltzmann方法求解含第三类边界条件的扩散方程进行了理论和数值研究,构造了一种新的基于bounce-back的边界处理数值格式,用来处理复杂边界问题.借助渐近分析,证明了新方法的数值相容性.用数值算例从不同角度分析了算法的精度和稳定性等,与已有算法相比,新方法在精度、稳定性和效率方面均有较大提高.最后通过一个复杂边界反应扩散的示例演示了新方法应用于复杂多孔介质内多物理化学输运模拟的可行性和有效性. 展开更多

关键词 格子BOLTZMANN方法 扩散方程 第三类边界条件 渐近分析 复杂边界

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血细胞生成的系统动力学研究进展 被引量：5

2

作者 雷锦誌 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 2012年第3期294-313,共20页

造血系统是人体中复杂的调控系统,包括复杂的造血器官和各种血液细胞的增生、分化、成熟、死亡等过程和对这些过程的反馈控制,是典型的非线性时滞动力系统.血细胞生成过程的失调可以引起很多动态血液病.血细胞生成的系统动力学研究对于... 造血系统是人体中复杂的调控系统,包括复杂的造血器官和各种血液细胞的增生、分化、成熟、死亡等过程和对这些过程的反馈控制,是典型的非线性时滞动力系统.血细胞生成过程的失调可以引起很多动态血液病.血细胞生成的系统动力学研究对于人们了解和治疗这些血液病有重大意义.本文从造血系统的基本知识、常见动态血液病的临床表现及其动力学特征、理论模型的建立和对模型的动力学分析等方面综述血细胞生成的系统动力学研究进展. 展开更多

关键词 造血系统 动态血液病 时滞动力系统 分岔 控制

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蛋白质结构动力学研究进展 被引量：2

3

作者 孙卫涛 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 2009年第2期129-153,共25页

蛋白质是生物体赖以存在和生长的重要大分子有机化合物,由20种不同的氨基酸通过肽键连接成线性高分子链,具有特殊的三维空间结构.蛋白质生物功能与结构动力学特征紧密相关,不同结构运动模式决定了蛋白质在生化过程中的不同生物功能.给... 蛋白质是生物体赖以存在和生长的重要大分子有机化合物,由20种不同的氨基酸通过肽键连接成线性高分子链,具有特殊的三维空间结构.蛋白质生物功能与结构动力学特征紧密相关,不同结构运动模式决定了蛋白质在生化过程中的不同生物功能.给定一种蛋白质的空间结构,通过建立结构动力学模型,进而得到蛋白质结构的运动轨迹,或者将结构整体运动分解为不同频率振动模态的叠加,能够帮助进一步理解蛋白质生物活性点在配体结合、催化过程中的运动特征.阐述了蛋白质结构动力学研究的最新进展,分析了3种蛋白质结构动力学的物理模型和求解方法,详细讨论了谐波模型中的原子模态分析、弹性网络模型等动力学方法,并介绍了蛋白质结构动力学在生物研究领域的应用.蛋白质结构动力学方法的研究和发展表明,从物理原理和简化模型出发的理论分析方法,能够为生物学前沿研究提供有力帮助,是蛋白质折叠和结构预测中的一个重要研究方向. 展开更多

关键词 蛋白质 结构动力学 分子动力学 谐波动力学 随机动力学

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基于蛋白质晶体结构的残基相互作用势能函数研究进展 被引量：1

4

作者 孙卫涛 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 2011年第1期60-78,共19页

阐述了基于蛋白质晶体结构的残基势能函数的研究进展,从平均作用力场势能函数的基本物理假设、势能函数性质和影响势能函数准确性的因素3个方面出发,分析了导出残基相互作用势能的方法,给出了残基对之间和3个残基之间的平均作用力势能... 阐述了基于蛋白质晶体结构的残基势能函数的研究进展,从平均作用力场势能函数的基本物理假设、势能函数性质和影响势能函数准确性的因素3个方面出发,分析了导出残基相互作用势能的方法,给出了残基对之间和3个残基之间的平均作用力势能函数计算过程,并介绍了残基势能函数在蛋白质结构研究领域的应用.基于蛋白质晶体结构的残基相互作用势能研究表明,蛋白质结构稳定是多种作用力相互竞争、相互协调进而达到平衡状态的结果.未来对于残基团簇及其相互作用网络能量分布的研究,能够建立介于原子尺度和蛋白质整体结构尺度之间的作用力物理模型,为蛋白质结构宏观尺度研究提供重要的微观力学机理. 展开更多

关键词 蛋白质结构 残基相互作用 平均力场 接触势能函数

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非均质天然气藏的岩石物理模型及含气饱和度反演 被引量：46

5

作者 巴晶 晏信飞 +5 位作者 陈志勇 徐光成 卞从胜 曹宏 姚逢昌 孙卫涛 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2013年第5期1696-1706,共11页

非均质气藏中,天然气一般呈"斑块状"分布于含水岩石内部,这种非均匀分布特征会导致地震波显著的频散与衰减现象.为发展适用于碳酸盐岩储层中流体检测的岩石物理模型,本文基于Biot-Rayleigh波动方程,实现了对非饱和岩石的多尺... 非均质气藏中,天然气一般呈"斑块状"分布于含水岩石内部,这种非均匀分布特征会导致地震波显著的频散与衰减现象.为发展适用于碳酸盐岩储层中流体检测的岩石物理模型,本文基于Biot-Rayleigh波动方程,实现了对非饱和岩石的多尺度理论建模,预测了不同尺度下波响应与岩性、流体间的定量联系.将此项建模技术应用于阿姆河右岸的灰岩气藏,给出了多尺度的岩石物理学图板.通过与实验数据、测井精细解释结果及地震数据的对比分析,本文论证了图板的正确性与可适用性.结合叠后波阻抗反演与叠前弹性参数反演,基于地震资料进行了储层含气饱和度与孔隙度的反演,反演结果与各井实际的产气情况吻合. 展开更多

关键词 岩石物理模型 Biot-Rayleigh理论 非均质 孔隙度 饱和度 气藏检测

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砾岩储层地震波传播方程:三重孔隙结构模型 被引量：4

6

作者 张琳 巴晶 +2 位作者 殷文 孙卫涛 唐建云 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第3期1073-1087,共15页

针对砾岩储层的砂、砾、泥三重孔隙结构特征,本文分析砾岩孔隙区域、砂岩孔隙区域以及泥岩孔隙区域相互之间的孔隙流体流动机制,将静态的砾岩骨架本构方程与动态的孔隙流体运动方程联立,提出了复杂砾岩储层的弹性波传播理论方程.采用实... 针对砾岩储层的砂、砾、泥三重孔隙结构特征,本文分析砾岩孔隙区域、砂岩孔隙区域以及泥岩孔隙区域相互之间的孔隙流体流动机制,将静态的砾岩骨架本构方程与动态的孔隙流体运动方程联立,提出了复杂砾岩储层的弹性波传播理论方程.采用实测砾岩储层参数,在算例中与双重孔隙介质理论进行对比分析,验证了本文理论方程的合理性;基于三重孔隙介质模型,分析不同储层环境下纵波的传播特征,结果显示:随流体黏滞系数增大,在衰减-频率轴坐标系中,砾与砂、砂与泥孔隙区域间局域流导致的两个衰减峰向低频端移动,而Biot全局流导致的衰减峰向高频端移动;嵌入体尺寸及背景相介质渗透率的变化,主要影响纵波速度频散曲线沿频率轴左、右平移,不影响波速低频、高频极限幅值;嵌入体含量及孔隙度的变化改变了岩石干骨架的弹性、密度参数,不仅影响速度频散曲线沿频率轴平移,而且影响其上、下限幅值;砾包砂包泥三重孔隙介质模型所预测的衰减曲线中,低频段"第一个衰减峰"主要由砾岩孔隙区域与砂岩孔隙区域之间的局域流导致,中间频段"第二个衰减峰"主要由砂岩孔隙区域与泥岩孔隙区域之间的局域流导致,超声频段"第三个衰减峰"由Biot全局流导致.对慢纵波传播特征的分析显示,砂岩骨架(局部孔隙度较大)内部的宏观孔隙流体流动造成的耗散明显强于砾岩与泥岩骨架. 展开更多

关键词 砾岩储层 三重孔隙介质 孔隙流体流动 地震波传播 速度频散

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生化反应系统的建模与分析 被引量：6

7

作者 雷锦誌 《江西师范大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2015年第3期230-239,共10页

很多细胞行为受细胞内基因表达和蛋白质相互作用等生物化学反应的调控.这些细胞内的生化反应表现出明显的随机性,它成为描述细胞行为的可计算建模中不可忽略的因素.该文是关于计算系统生物学中随机模拟的基本理论和新进展的自洽综述.本... 很多细胞行为受细胞内基因表达和蛋白质相互作用等生物化学反应的调控.这些细胞内的生化反应表现出明显的随机性,它成为描述细胞行为的可计算建模中不可忽略的因素.该文是关于计算系统生物学中随机模拟的基本理论和新进展的自洽综述.本综述从生化反应系统的基本假设出发,介绍关于生化反应内部噪声、外部随机扰动和包含时间滞后的反应过程的各种数学描述,包括化学主方程、化学福克尔-普朗克方程、化学速率方程、化学郎之万方程等;还介绍了相关的数值模拟方法,包括随机模拟算法和τ跳跃算法. 展开更多

关键词 系统生物学 随机模拟 化学主方程 生物化学反应 随机微分方程

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蛋白质折叠的统计热力学基础——非共价作用的统计热力学原理 被引量：5

8

作者 孙卫涛 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 2011年第4期427-446,共20页

蛋白质折叠是一个复杂的物理、化学和生物过程,涉及热力学、统计力学、高分子动力学等多个领域的相关知识,单独从宏观或微观角度出发,试图建立蛋白折叠物理模型,都面临着巨大的困难.统计热力学方法是研究蛋白质分子运动规律的重要途径,... 蛋白质折叠是一个复杂的物理、化学和生物过程,涉及热力学、统计力学、高分子动力学等多个领域的相关知识,单独从宏观或微观角度出发,试图建立蛋白折叠物理模型,都面临着巨大的困难.统计热力学方法是研究蛋白质分子运动规律的重要途径,本文从溶液环境下蛋白质折叠的非共价作用出发,介绍了疏水作用、氢键、静电力和范德华力的统计热力学机理,并探讨了这些作用力对蛋白质结构稳定性的影响.通过深入理解微观结构相互作用与系统熵、焓、自由能之间关系,有助于我们发展蛋白质折叠的统计热力学理论,进而为蛋白质结构宏观热力学研究提供重要的微观统计力学机理. 展开更多

关键词 蛋白质折叠 自由能 统计热力学

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Navier-Stokes方程的相似解 被引量：2

9

作者 王昌逸 洪柳 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 2006年第1期31-35,共5页

综述了Navier-stokes方程的相似解,表明几乎所有已知的非线性相似解都可以通过伸缩变换的方法得到。论述了相似解所需要满足的条件：定常解下,速度或与坐标成正比或与坐标成反比；非定常解的存在,还依赖于某些特殊的时间关系。

关键词 NAVIER-STOKES方程 相似解 精确解 伸缩变换

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致密储层复杂流体模型及其适用性分析 被引量：1

10

作者 孙卫涛 熊繁升 +2 位作者 曹宏 杨志芳 卢明辉 《石油物探》 EI CSCD 北大核心 2021年第1期136-148,共13页

致密油气储层普遍面临油气流动性低、产量不稳定的问题,对低孔渗致密储层的渗透率预测是油气勘探开发中亟待解决的问题。致密储层流体流动的关键机理不清楚,传统孔隙介质流体模型难以为渗透率预测提供足够的理论支撑,这些问题均制约了... 致密油气储层普遍面临油气流动性低、产量不稳定的问题,对低孔渗致密储层的渗透率预测是油气勘探开发中亟待解决的问题。致密储层流体流动的关键机理不清楚,传统孔隙介质流体模型难以为渗透率预测提供足够的理论支撑,这些问题均制约了渗透率预测的准确度。针对微纳米尺度的致密储层孔隙结构,详细分析了致密储层复杂流体模型的理论基础和适用范围。不同尺度孔隙空间流动参数的数值计算和对比分析结果表明,Knudsen模型适用于较低压力下微纳米孔隙中的气体流动,对于致密储层油、水等液体或稠密气体来说,Knudsen流动的影响可以忽略;Forchheimer模型适用于孔隙介质中流体速度较高的情况,当致密储层中流体流速较低时,对流动惯性项的修正基本可以忽略。流体模型理论及其适应性分析对于深入理解致密储层复杂流动现象至关重要,研究结果为致密储层渗透率技术的应用研究提供了理论基础。 展开更多

关键词 致密储层 微纳米孔隙 孔隙流体流动 Knudsen模型 Forchheimer模型 低孔渗 渗透率

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非牛顿流体孔隙介质弹性波动方程 被引量：1

11

作者 孙卫涛 熊繁升 +2 位作者 曹宏 杨志芳 卢明辉 《石油地球物理勘探》 EI CSCD 北大核心 2021年第3期519-527,I0010,共10页

重油、聚合物和压裂液等非牛顿流体普遍存在于油气勘探和开发过程中,研究孔隙尺度非牛顿流体流动及其对地震波场的影响具有重要意义。Biot理论忽略了流体黏性系数及剪切应力的非线性变化,虽然可用于描述完全饱和固体与经典牛顿流体在波... 重油、聚合物和压裂液等非牛顿流体普遍存在于油气勘探和开发过程中,研究孔隙尺度非牛顿流体流动及其对地震波场的影响具有重要意义。Biot理论忽略了流体黏性系数及剪切应力的非线性变化,虽然可用于描述完全饱和固体与经典牛顿流体在波场作用下的相互作用,但是对于非牛顿流体孔隙填充物来说不准确,因此需要研究含非牛顿流体效应的孔隙介质波动方程。通过建立非牛顿流体的分数阶导数麦克斯韦(fdMaxwell)模型,发现非牛顿流体孔隙介质波场传播特征与常规波动方程明显不同,波场频散和衰减存在共振现象,而牛顿流体饱和的孔隙介质波场频散和衰减未表现出这种特殊效应。同时,非牛顿流体本构关系的流变参数和分数阶导数对流—固耦合作用有明显影响。计算结果表明,含非牛顿流体效应的波动方程对重油砂岩纵波速度预测结果更准确。非牛顿流体本构关系对流—固耦合带来新的变化,对孔隙介质波场频散和衰减的影响不可忽视。文中研究是对真实地震岩石物理模型非牛顿流体效应的探索,对致密油储层地震勘探、含压裂液的裂缝储层微地震模拟等领域可产生积极的推动作用。 展开更多

关键词 非牛顿流体 孔隙介质 弹性波动方程

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基于三维孔隙网络模型的纵波频散衰减特征分析 被引量：1

12

作者 魏乐乐 甘利灯 +3 位作者 熊繁升 孙卫涛 丁骞 杨昊 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第12期4618-4628,共11页

波场在含流体的孔隙介质中传播时会产生频散和衰减现象.波场的频散和衰减与孔隙介质的岩石物理属性有关,包括孔隙度、渗透率、流体属性等.现有的三维裂缝/软孔隙网络模型利用椭圆截面纵横比的变化模拟从扁裂缝、软孔隙到硬孔隙的多种情... 波场在含流体的孔隙介质中传播时会产生频散和衰减现象.波场的频散和衰减与孔隙介质的岩石物理属性有关,包括孔隙度、渗透率、流体属性等.现有的三维裂缝/软孔隙网络模型利用椭圆截面纵横比的变化模拟从扁裂缝、软孔隙到硬孔隙的多种情况,而未考虑同时包含孔隙和裂缝的全局性网络空间.为了更好地描述裂缝-孔隙空间,本文提出同时包含裂缝和孔隙的三维裂缝孔隙网络模型,并给出渗透率的计算方法.通过体积平均法推导了三维裂缝/软孔隙网络模型和三维裂缝-孔隙网络模型的波动方程,利用平面波分析方法得到纵波频散/衰减曲线的表达式,同时应用数值模拟研究了总孔隙度、裂缝孔隙度、裂缝纵横比、裂缝数密度、孔隙流体黏度对纵波衰减和速度频散特征的影响.结果表明,在三维裂缝-孔隙网络模型下,总孔隙度、裂缝参数等对纵波频散衰减特征的影响与三维裂缝/软孔隙网络模型相似.具体表现为:纵波在高频段内出现频散和衰减现象.孔隙度的变化主要影响逆品质因子曲线峰值的大小;裂缝数密度主要控制速度显著变化的范围;裂缝纵横比对纵波速度和特征频率有显著影响. 展开更多

关键词 三维裂缝/软孔隙网络模型 三维裂缝-孔隙网络模型 波动方程 频散衰减

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裂缝-孔隙介质储层渗透率表征及其影响因素分析 被引量：11

13

作者 熊繁升 甘利灯 +1 位作者 孙卫涛 杨昊 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期279-288,共10页

含裂缝多孔介质渗透率预测是非常规油气资源勘探开发的一个紧迫问题.现有多孔介质岩石物理模型通常利用圆形孔管模拟宏观岩石孔隙空间,难以定量描述软孔隙/裂缝在压力作用下的闭合情况,缺乏裂缝/孔隙间流量交换的连通机制.本文提出含三... 含裂缝多孔介质渗透率预测是非常规油气资源勘探开发的一个紧迫问题.现有多孔介质岩石物理模型通常利用圆形孔管模拟宏观岩石孔隙空间,难以定量描述软孔隙/裂缝在压力作用下的闭合情况,缺乏裂缝/孔隙间流量交换的连通机制.本文提出含三维裂缝/软孔隙网络多孔介质模型,将储层岩石裂缝/软孔隙表示为椭圆截面微管,建立了周期性压力作用下微观裂缝流量表达式,通过网络模型和流量守恒条件,得到含有三维裂缝/软孔隙网络的多孔介质渗透率计算方法.数值算例表明,预测结果与实验数据分布范围吻合很好,能够给出不同类型岩心对应孔隙纵横比的分布图.三维裂缝/软孔隙网络模型建立了宏观可观测量与裂缝参数之间关系,能够定量分析岩石渗透率随裂缝体密度、纵横比、孔隙流体类型和围压等因素的变化规律,为复杂条件下储层渗透率预测提供了一种有效方法. 展开更多

关键词 裂缝/孔隙介质 渗透率 三维网络模型 椭圆截面微管 流量守恒

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人工地震数据指纹特征点识别和自动标签化方法

14

作者 孙卫涛 曹宏 +1 位作者 杨志芳 晏信飞 《石油物探》 CSCD 北大核心 2022年第2期213-223,共11页

地震勘探是探测地下油气资源的重要方法之一,利用人工地震剖面数据多种特征识别储层结构、岩性、物性等是地球物理勘探的关键问题。随着数据量的增大,对地震数据进行降维和信号特征编码成为快速处理和分析地震资料的重要方向。由于手工... 地震勘探是探测地下油气资源的重要方法之一,利用人工地震剖面数据多种特征识别储层结构、岩性、物性等是地球物理勘探的关键问题。随着数据量的增大,对地震数据进行降维和信号特征编码成为快速处理和分析地震资料的重要方向。由于手工标记拾取地震数据特征耗时费力、效率不高,而且不同人员往往会产生不同的解释结果,为此,基于地震剖面数据与人类指纹之间存在的相似性特征,提出了地震数据指纹特征点提取和自动标签化方法。该方法通过识别地震剖面数据间断、分叉等特征点,从海量地震剖面数据中提取存储量小、信息丰富的指纹特征点,并实现指纹特征点阵列(dactylogram minutiae array,DMA)编码算法。实际三维地震数据体处理结果表明,指纹特征点和DMA编码可以将数据存储量降低2个数量级,同时,编码本身包含特征点位置、方位角等信息,能够将编码从一维字符串恢复为二维特征点矩阵,并重构出地震剖面的特征点分布。勘探区域地下结构和含油气情况决定了地震数据指纹特征点的分布,因此特征点具有唯一性特点。利用指纹特征点匹配算法可以在三维数据体中自动实现相似特征的标签化,为深度学习提供大量训练数据集合。基于指纹特征点识别和自动标签化算法具有大规模数据降维和标准化编码能力,适合于快速生成人工智能算法的训练数据,能够进一步挖掘现有数据中的信息,为地震数据处理提供新的数据资料特征。 展开更多

关键词 地震数据 指纹特征点 自动标签化 数据降维 数据特征编码 图像处理 自动拾取

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