一、土壤中非稳定耦合渗流问题的拟解析解及压力动态特征(论文文献综述)
苏小鹏[1](2020)在《干热岩裂缝渗流及储层水力压裂缝网扩展机理研究》文中指出干热岩地热储层埋藏深,具有低孔隙度、低渗透率等特性,为实现经济开采,必须对其进行改造。基于此,科学家提出增强型地热系统EGS(Enhanced Geothermal System)的概念,通过人工方法(水力压裂)形成具有一定导流能力的地热储层,从而高效、经济地开采地热能用于发电。干热岩储层一般含有天然裂缝且构造应力高,水力压裂缝网扩展复杂,呈现张拉和剪切复合的模式,且存在诱发地震的安全风险。因此,有必要对干热岩压裂缝网扩展规律进行研究。由于干热岩储层只通过钻井和地表沟通,裂缝网络的扩展处于“黑匣子”中,难以通过直观、有效的方式对其观测。数值模拟具有先天的优势,是充分利用物理模型、历史施工等数据,集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程,在虚拟空间中完成映射,从而对干热岩水力压裂缝网扩展的物理过程进行全方位预测和量化分析,但现有裂缝导流模型还不够完善,多裂缝作用下水力压裂缝网扩展数值求解方法还有待进一步发展。本文围绕“干热岩裂缝渗流及储层水力压裂缝网扩展机理研究”的主题,通过室内实验,揭示了张拉和剪切裂缝流体流动规律及裂缝接触细观结构演化对其的影响机制,建立了基于裂缝细观结构演化的非线性导流模型;通过理论分析,建立了三维裂隙岩体水力压裂多场耦合数学模型,同时植入建立的裂缝导流模型,通过有限差分、有限体积和等效连续介质理论实现数值求解;最后,通过现场大尺度模型数值仿真,揭示了干热岩压裂缝网扩展规律和影响因素。得到的主要结论有:(1)揭示了裂缝细观结构演化及其对张拉、剪切裂缝导流特性的影响机制。研究表明,同等应力作用下,剪切裂缝的变形、平均嵌入深度、接触面积小于张拉裂缝,空隙体积大于张拉裂缝。随应力的增加,通道效应逐渐明显,剪切裂缝内单元流量、通道数量都远高于张拉裂缝。剪切裂缝雷诺数与摩擦因子明显高于张拉裂缝,流体流态主要为过渡流和紊流,而张拉裂缝中主要为层流和过渡流。剪切裂缝的上临界和下临界雷诺数普遍低于张拉裂缝,表明剪切裂缝中流体流态更容易由线性向非线性转变。剪切裂缝面接触更集群,抵抗变形的能力更强;张拉裂缝表面具有更多细观凸起,裂缝接触时属于尖端接触,因此变形能力更强,导流能力更弱。当有效应力从1MPa增加至40MPa时,剪切裂缝的渗透率是张拉裂缝的7.6至33倍。(2)建立了考虑裂缝接触细观结构的导流模型。考虑有效应力与裂缝接触的集群特性,基于Hertz接触理论,建立了描述平均嵌入深度的力学模型;考虑空隙体积与裂缝接触的集群特性,建立了水力开度模型。考虑雷诺数与裂缝接触的集群特性,建立了摩擦因子模型。将所建立的模型内嵌到立方定律中,获得考虑裂缝接触细观结构的导流模型。该模型适用于干热岩张拉与剪切裂缝,当获取裂缝的三维扫描数据,给定一定应力条件与压力梯度,就能对流量进行预测。(3)建立了三维裂隙岩体水力压裂多场耦合数学模型和数值求解方法。该模型运用弹性力学的平衡、几何和弹性本构方程描述岩石基质的力学行为;运用质量守恒和渗流方程描述孔隙、裂隙渗流行为;运用张拉和库伦强度准则描述裂隙拉伸、剪切及交叉裂隙起裂扩展行为。建立的数学模型采用分步迭代耦合的形式求解,解决了分步耦合过程中裂缝缝宽变化引起强耦合导致物质质量和能量不守恒的问题,显着的降低了求解方程的难度。采用嵌入单元法计算多裂缝的非连续性引起的附加应变张量和应力张量,高效和较为精确地实现了多场耦合作用下多裂缝岩体单元非连续位移场的计算。将所建立的非线性导流模型植入该模型中,便可实现含天然裂缝、构造断层干热岩储层水力压裂的仿真过程。(4)开展了现场大尺度下含天然裂缝储层注水的水力学响应数值模拟实验,揭示了天然裂缝注水过程中的张拉-剪切复合破坏机理;探究了含复杂天然缝网干热岩水力压裂缝网扩展演化规律及其影响因素。研究表明,天然缝网分布模式(平行、正交非贯通、正交贯通以及随机正交天然缝网等)、角度、尺寸以及三维应力状态等因素都对水力缝网扩展产生影响。正交的,贯通的,随机的天然缝网压裂时,水力缝网分布更复杂,面积更大;在0-30°范围内,随天然缝网角度的增加,水力裂缝受影响程度增强,缝网面积也增加;天然缝网长度越长,储层受分割程度越高,水力裂缝就越容易被天然缝网捕获,压裂缝网分布越复杂,面积越大;最大水平主应力增加使得水力裂缝扩展阻力增加,因此水力缝网面积明显减小,并且更容易在基质中演化出不受天然缝网限制的裂缝(沿最大水平主应力方向)。
吴斌[2](2016)在《基于三维动网格的高温蒸汽增压组件流固耦合特性研究》文中指出随着机械制造业不断发展,如今在很多工程和生产实际中都需要使用高温高压的蒸汽,但传统的增压泵提供的压力和温度满足不了现在社会生产需求,因此迫切需要研发出一个新型高温增压蒸汽泵。而高温蒸汽增压组件是高温蒸汽增压泵实现高温增压的关键组件,对高温蒸汽增压泵是否稳定可靠工作有重要影响。为了解决高温蒸汽增压样机存在的增压失效的问题,需要对高温蒸汽增压组件进行更深入的研究。本文采用三维动网格技术,建立了高温蒸汽三维流体模型和高温蒸汽增压组件三维模型,应用扫略法和四面体法对流体模型和高温蒸汽增压组件模型进行了网格划分,采用三维动网格对高温蒸汽增压压缩冲程进行了数值模拟。通过分析云图可以得出,在压缩末期蒸汽的压力和温度较高,这可能是导致高温蒸汽增压样机存在的增压失效的问题主要原因。针对上述问题,采用单向流固耦合模拟分析方法,将不同时刻的高温蒸汽压力载荷和温度载荷分别加载到高温蒸汽增压组件三维模型上,研究了温度载荷与压力载荷对高温蒸汽增压组件变形的影响,得到了热变形是影响增压失效的主要因素,也为材料的选取奠定了理论基础。最后分别对软件默认结构钢、ZL107和TC4三种材料的高温蒸汽增压组件的变形场进行仿真研究,并分析对比仿真结果。最后,为了进一步验证材料选择的合理性,采用双向流固耦合模拟计算方法,对材料为TC4的高温蒸汽增压组件进行了双向流固耦合仿真研究,并将仿真数据同单向流固耦合仿真数据进行了对比,为高温蒸汽增压组件材料选取更进一步奠定理论基础。本文不但对高温蒸汽增压压缩冲程进行了三维动网格数值模拟,也为高温蒸汽增压组件的材料选取提供了依据,对研制高温蒸汽增压泵具有重要意义。
魏铭江[3](2015)在《裂缝性油藏基质岩心自然渗吸实验研究》文中研究表明天然裂缝性油藏油气资源是世界油气储量的重要组成部分,裂缝性油藏的开采有许多重要机理,自然渗吸就是其中非常重要的一种。所谓自然渗吸是多孔介质在毛管力作用下自发地吸入润湿相流体驱替出非润湿相的过程。自然渗吸最终采收率与采油速率的大小取决于岩块本身物性、流体性质、边界条件、润湿性等。认清各因素对自然渗吸驱油效率的影响,对于裂缝性油藏自然渗吸高效采油具有重要的指导意义。论文在研究了自然渗吸理论基础上,采用实验和理论相结合的方法,主要开展了以下研究工作并取得了相应的成果:(1)以单根毛管模型为基础,应用泊肃叶方程分析了水平毛管中流体只受到毛管力作用时,油水界面移动速度与位置随时间的变化规律,研究了不同油水黏度比下自然渗吸归一化采出程度与无因次时间之间的关系。分析了垂向毛管中在毛管力和重力共同作用下,不同毛管力与重力比值对两相流体界面高度以及上升速度的影响规律。(2)应用多孔介质中流体渗流满足的达西定律,分析了在毛管力和重力共同作用下,多孔介质中的自然渗吸动力学理论,获得了水自然渗吸驱油体积与时间的关系式。(3)通过室内自然渗吸实验研究,分析了渗透率、边界条件、流体黏度、润湿性以及水淹速度对自然渗吸驱油效率、渗吸速率的影响规律。在一定渗透率变化范围内,渗透率越大,岩心最终采收率越高;油相黏度越大,最终采收率越低;水湿指数越小,采收率越低;但不同边界对岩心最终渗吸驱油效率几乎没有影响;引入并研究了形状因子以及水相黏度对渗吸速率的影响,形状因子越大,渗吸速率越大;水相黏度越大,渗吸速率越小;确定了实验岩心的临界速度,渗透率越小,临界速度越小。(4)利用自然渗吸标度模型对自然渗吸实验结果进行分析,获得了采出程度与无因次时间之间的关系曲线,并应用模型预测了油藏自然渗吸采出程度与渗吸时间之间的关系。
贾森林[4](2013)在《土壤一维水盐运移的双向耦合数值模拟》文中提出土壤盐渍化问题是当今世界上土壤荒漠化和土地退化的主要类型之一,也是全世界目前共同面临的一个全球性环境问题,我国也是深受其害的一员,土壤水盐运移规律是治理及预防土壤盐渍化的重要理论基础,同时在实际的生产中能起到指导作用。基于水分运动方程和溶质运移方程,同时考虑土壤参数的变化,本文修正得到了考虑盐分浓度对土壤参数影响的修正模型,并且通过修正后的模型对一维水盐运移问题进行了数值模拟,取得了如下一些结果:1、一维水盐入渗问题,文章所建立的修正模型能够给出与实验结果吻合良好的预测,模拟结果满足实际要求。2、基于数值模拟入渗洗盐的合理性,模拟了土壤的入渗能力随入渗水矿化度的增大而增大这一未修正模型无法模拟的现象。入渗洗盐时,在入渗水矿化度较低范围内,入渗水矿化度越高,入渗洗盐效果越好;3、蒸发条件下的水盐运移的数值模拟表明,地下水位越高,地下水矿化度越大,地表越容易积盐。
王静[5](2012)在《压力补偿滴头水力特性试验及数值模拟研究》文中指出压力补偿滴头具有出流量均匀,抗阻塞性强,自动冲洗等优点,但其流道尺寸微小,目前主要采用试验方法研究其宏观水力特性与抗堵塞性,对其内流场分布与工作性能之间的关系缺乏深入的认识。压力补偿滴头的工作原理是压力水流运动与结构变形耦合的结果,采用计算流体动力学方法研究无法准确反映压力补偿滴头内的流场分布,需要使用流固耦合动力学理论及方法研究。本文在分析了流固耦合应用情况及压力补偿滴头水力特性与抗堵塞性的研究现状的基础上提出采用流固耦合数值分析与宏观实验相结合的方法研究压力补偿滴头的性能,分析流道结构、膜片变形与滴头水力性能之间的关系,为设计和开发新型压力补偿滴头提供依据。得到的主要结论有:(1)对4种不同结构形式的滴头进行了水力特性试验研究,并对其中滴头中3种压力补偿滴头抗堵塞性进行了试验测试。通过对试验滴头压力-流量关系及滴头平均流量、堵塞率随沙粒浓度的变化曲线的分析,发现随着入口压力的增大,压力补偿滴头出流量较非压力补偿滴头稳定,流态指数较小。滴头的抗堵塞性不是绝对地随着滴头流量的增大而提高。(2)采用流固耦合数值分析方法研究了压力补偿滴头的水力性能,利用建模软件Pro/E建立了进行数值模拟研究压力补偿滴头滴头壳体模型,使用GAMBIT建立了其流道模型,用计算流体动力学与计算结构学商业软件进行其水力特性研究。得到压力流量关系结果与室内试验实测值比较,最大偏差不超过10%,表明用此方法研究压力补偿滴头的水力特性结果可靠;得到一定工作压力下补偿元件弹性膜片的变形量、获得压力补偿滴头内流场分布,为理解压力补偿滴头的工作原理、研究其工作性能提供了一种可视化途径,为开发新滴头,缩短研制周期,降低开发成本提供一定的参考。(3)利用液固两相流理论与流固耦合数值模拟方法,研究了压力补偿滴头内悬浮颗粒分布规律,通过对不同入流颗粒体积分数及不同颗粒粒径时的滴头内流场的模拟,得到了滴头内水流及颗粒速度的分布和颗粒体积分数的分布。结果表明,入流颗粒粒径越大,颗粒体积分数越高,压力补偿滴头的出流量越小;滴头流道内存在缓水区,水相与固相流速接近,且同一位置水相流速较固相流速略大;滴头内每层环形流道入口处及外层流道右侧颗粒体积分数增大,容易产生固相颗粒沉淀累积。此结果为改进滴头结构及提高其抗堵塞性提供了参考。由模拟结果可以看出,要提高滴灌系统的抗堵塞性,除了要改进滴头的结构,增加其湍动能力,提高其自身的抗堵塞性外,还需要改进过滤设施,减小管道内的颗粒体积分数及颗粒粒径,从而减小滴头的入流颗粒体积分数及颗粒粒径,有效提高滴头的出流量。该方法能够得到压力补偿滴头内悬浮颗粒分布规律,可为研究滴头的抗堵塞性提供参考。
李野[6](2011)在《炮采煤巷掘进面煤与瓦斯流固耦合数值模拟研究》文中研究表明煤炭工业是我国社会经济发展的基础产业和支柱产业,是支撑我国国民经济又好又快发展的基础条件。但是,煤炭开采行业也是我国工业灾害中最严重的行业之一,其中瓦斯事故对井下工作人员及设备的损害程度最大。研究煤层瓦斯在采动影响下的流动规律是煤矿安全生产的一个关键性问题。考虑瓦斯气体的可压缩性、解吸性,假设瓦斯在煤多孔介质中流动遵循Darcy定律,建立了炮采煤层掘进面煤与瓦斯流固耦合数学模型。应用Comsol多物理场耦合数值模拟软件,模拟了煤层在爆破振动作用下掘进面瓦斯流动规律。仿真结果表明:炮掘由于爆破波扰动作用,监测点位移、应力曲线有明显的波动,而综掘位移、应力曲线较平缓,炮掘位移、应力峰值大于综掘位移、应力最大值,炮掘对煤体的破坏能力大于综掘。爆破掘进对瓦斯涌出规律的影响有限,爆破瞬间爆破荷载对工作面的影响较大,随着时间的增加,综掘和炮掘工艺下煤层应力场和瓦斯流动场变化规律趋于一致。炮掘工艺下爆破应力对煤体应力、位移的作用大于考虑应力耦合对其的作用,综掘工艺应该考虑应力耦合的作用;煤层瓦斯压力随着煤壁暴露时间的增加而发生改变,整个巷道附近的瓦斯压力呈降低的趋势,呈现漏斗状分布;巷道两帮在煤体内部应力的作用下产生方向相反,大小相近的横向位移,位移值约为2mm;巷道正上方煤体产生的竖直方向位移值最大,约为14mm;煤层上表面煤体竖向位移边界图呈现出了以巷道顶端为中心的“O”型分布,其中以“O”型中心处位移值最大,约为14mm。
王静,王文娥,胡笑涛[7](2010)在《压力补偿滴头水力特性的试验及数值模拟研究进展》文中研究指明压力补偿滴头具有出流量均匀,抗阻塞性强,自动冲洗等优点,目前对其水力特性的研究大多在试验方面,对于内流场研究很少。由于其水力特性是流体运动与结构变形耦合的结果,单纯采用计算流体动力学方法研究无法准确反映压力补偿滴头内的流场分布。目前在水利、航空航天等方面广泛应用流固耦合动力学理论及方法研究流体与结构两相介质交互作用。本文在分析了流固耦合应用情况及压力补偿滴头水力特性的研究现状的基础上提出采用流固耦合数值分析与宏观实验相结合,深入研究压力补偿滴头的水力特性,为设计和开发新型压力补偿滴头提供依据。
关瑞斌[8](2008)在《坚硬顶板水压力作用机理研究》文中提出坚硬顶板煤层开采矿山压力显现剧烈。坚硬顶板煤层在回采后形成顶板大面积悬露而不垮落。顶板大面积的垮落,经常给工作面支护、人员和设备造成严重的危害,甚至发生矿震。因此,研究和掌握坚硬顶板控制理论与技术,具有重要的实际意义。本文通过理论分析和数值模拟对坚硬顶板水压力作用机理进行了深入的分析研究,所做的主要工作及结果如下:(1)基于岩石水化学损伤理论,研究了水对岩石强度的影响机理,建立了岩石水化学损伤模型,将水的影响因素归结为尺度效应和力学效应。给出了压力水作用下岩体断裂强度新准则,该准则定量地反映了水压力作用对裂纹岩体强度的影响程度。(2)采用渗透理论,从性能等效原理出发,确定了等效连续介质的渗透系数。岩石注水时,分析了水在岩层中的运动状态。基于固液耦合理论,对注水岩体的渗流与应力耦合进行了研究,并利用有限元原理建立渗流问题的支配方程。(3)主要运用了断裂力学的相关知识,分析水力压裂定向分层的机理。通过定向分层,可降低老顶岩层垮落厚度或步距,也可降低老顶来压强度。(4)通过注水软化顶板的数值模拟,证明了高压注水对坚硬顶板的软化作用,进一步了解水力压裂软化的机理;通过水力压裂机理的研究和顶板水力压裂软化的数值模拟,可以认为坚硬顶板注水软化法是行之有效的处理坚硬顶板的方法。
梁大海[9](2006)在《坚硬顶板注水软化机理研究》文中提出随着煤炭的开采技术的发展和地表浅层矿产资源的采完殆尽,使矿山开采的环境越来越复杂,其中,坚硬项板的煤炭开采是一个重要方面。比如,随着综合机械化采煤技术的发展,有近40%的综采工作面属于来压强烈的坚硬顶板,特别是有薄层直接顶的坚硬顶板工作面分布更广。因此,研究和掌握坚硬顶板控制理论与技术,具有重要的现实意义。基于以上认识,本文对坚硬项板注水软化机理进行了深入的分析研究,所做的主要工作及结果如下: (1)基于岩石水化学损伤理论对水对岩石强度的影响程度进行研究。引用裂隙尖端的模型,把岩石裂隙化分为三个区:裂纹的尖端化学损伤区;裂纹两侧的裂面化学损伤区;连续性损伤区。考虑化学损伤的Dugdal模型,对岩石水的化学损伤归结为尺度效应和力学效应进行了研究。 (2)给出了考虑水作用下岩体断裂强度新准则,该准则定量地反映了动水压力及水化学损伤对含裂纹岩体强度的影响。由此可见,水对含结构面(裂纹或节理)岩体的断裂力学效应的作用包括直接与间接两方面,直接作用来源于裂纹中的动水压力;间接作用来源于水对裂纹面上的剪切强度(粘聚力与内摩擦角)的损伤。并且认为,裂纹是否闭合,是水作用如何影响岩体断裂强度的关键。
余姝萍[10](2005)在《砂柱中渗透系数及水气运移试验研究》文中认为潜水面是与大气相通的,潜水的补给也主要是大气降水,潜水水流的运动与大气存在紧密的联系。当潜水水位下降时,会在潜水水面以上形成非饱和带,此时非饱和带呈负压状态,空气自然就进入非饱和带,形成水气同时流动。由于抽井水等原因导致潜水出流时,潜水水面下降,空气将不断向潜水面扩散,填补水流流走留下的孔隙,不同深度的进气流量可能存在差异。因此可以用砂柱模型中出流与不同深度的进气流量来研究潜水出流与空气之间的关系。本文对砂柱渗透系数和水气流量关系试验研究,设计制作了一个高240cm,半径为10cm 的透明有机玻璃圆柱。渗透系数试验表明对于同种介质在不同深度渗透系数不相同,其变化规律是随深度有变大的趋势。渗透系数不稳定的主要影响因素是砂样的高度变化,砂样越高,测得的渗透系数越稳定。渗透系数的波动与砂样高度呈指数关系。通过砂柱中的水气运移试验,进气流量和出水流量不相等,进气流量小于出水流量,进气体积小于出水体积,但两者存在线性关系。造成进气流量小于出水流量的原因主要是在非饱和流中存在滞后现象和进入砂层后的空气体积膨胀和扩散。上部参与进气时,水气流量关系较好,下部进气时,水气流量关系较差。在上部进气时的出水流量比下部进气时的出水流量大,但出水流量和进气流量随时间呈衰减趋势。对砂柱不同深度的进气流量试验分析,上部进气流量大于下部进气流量。水气运移试验获得的出水流量和进气流量变化关系以及不同深度进气变化规律可为今后多孔介质中空气—水流耦合模型研究提供指导。关键词:渗透系数, 水气运移, 砂柱试验, 潜水
二、土壤中非稳定耦合渗流问题的拟解析解及压力动态特征(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、土壤中非稳定耦合渗流问题的拟解析解及压力动态特征(论文提纲范文)
(1)干热岩裂缝渗流及储层水力压裂缝网扩展机理研究(论文提纲范文)
中文摘要 |
英文摘要 |
符号表 |
1 绪论 |
1.1 问题的提出及研究意义 |
1.2 研究现状 |
1.2.1 岩石裂隙渗流研究现状 |
1.2.2 含天然裂隙的水力压裂计算模型研究现状 |
1.3 研究内容、方法及技术路线 |
1.3.1 研究内容 |
1.3.2 研究方法及技术路线 |
2 张拉与剪切裂缝流体流动特征分析 |
2.1 裂缝制备 |
2.1.1 试样准备 |
2.1.2 张拉裂缝 |
2.1.3 剪切裂缝 |
2.2 裂缝的三维形貌表征 |
2.2.1 裂缝表面粗糙度 |
2.2.2 裂缝的开度分布 |
2.3 实验方法 |
2.4 张拉与剪切裂缝非线性流动特性对比 |
2.4.1 相关理论 |
2.4.2 渗透率 |
2.4.3 摩擦因子 |
2.4.4 非达西因子及临界雷诺数 |
2.5 本章小结 |
3 裂缝细观结构演化及其对流动特性的影响 |
3.1 数值模拟获取裂缝细观结构参数的方法 |
3.2 裂缝开度及流动路径随应力的演化 |
3.3 裂缝几何参数随应力的演化特征 |
3.3.1 缺项及其演化 |
3.3.2 裂缝变形、嵌入深度、接触面积与空隙体积的演化 |
3.4 考虑裂缝细观结构的导流模型 |
3.4.1 力学模型 |
3.4.2 水力开度模型 |
3.4.3 摩擦因子模型 |
3.4.4 考虑裂缝细观结构的导流模型 |
3.5 裂缝细观结构参数的敏感性分析 |
3.5.1 集群系数对平均嵌入深度 |
3.5.2 集群系数对水力开度 |
3.5.3 集群系数对摩擦因子 |
3.5.4 开度分布对水力开度的影响 |
3.6 不同造缝机理裂缝对流量的影响 |
3.7 本章小结 |
4 基于连续等效介质的多场耦合水力压裂数值模型 |
4.1 理论模型 |
4.1.1 地质力学模型 |
4.1.2 裂缝流动模型 |
4.1.3 裂缝演化机制 |
4.2 数值实现 |
4.3 模型验证 |
4.3.1 案例1:单一裂缝直剪模拟实验 |
4.3.2 案例2:流体注入与排出裂缝 |
4.3.3 案例3:接触裂缝渗流的流固耦合响应 |
4.3.4 案例4:两条正交裂缝的力学影响 |
4.3.5 案例5:KGD水力压裂模型对比验证 |
4.3.6 案例6:基于室内物理实验的模型验证 |
4.4 本章小结 |
5 储层水力压裂缝网扩展数值模拟研究 |
5.1 单条天然裂缝注水的水力学响应数值模拟研究 |
5.1.1 注水压裂结果 |
5.1.2 参数敏感性分析 |
5.2 含天然缝网干热岩储层水力压裂缝网扩展数值模拟研究 |
5.2.1 地质模型、初始和边界条件 |
5.2.2 天然缝网参数与地质力学参数对水力压裂缝网扩展的影响 |
5.3 本章小节 |
6 结论及展望 |
6.1 主要结论 |
6.2 主要创新点 |
6.3 展望 |
参考文献 |
附录 |
A.作者在攻读博士学位期间发表论文目录 |
B.作者在攻读博士学位期间所参加的科研项目 |
C.学位论文数据集: |
致谢 |
(2)基于三维动网格的高温蒸汽增压组件流固耦合特性研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题来源 |
1.2 课题的背景和意义 |
1.3 国内外研究现状 |
1.3.1 往复泵结构设计方法研究现状 |
1.3.2 增压组件中活塞有限元分析研究发展现状 |
1.3.3 增压组件中缸套有限元分析研究发展现状 |
1.3.4 流固耦合问题概述 |
1.4 本文主要研究内容 |
第2章 高温蒸汽增压泵的工作原理及数学模型 |
2.1 高温蒸汽增压泵的概述 |
2.2 高温蒸汽增压泵的工作原理 |
2.2.1 高温蒸汽增压组件的结构 |
2.2.2 高温蒸汽增压组件的工作原理 |
2.3 流固耦合数学模型 |
2.3.1 流体控制方程 |
2.3.2 固体控制方程 |
2.3.3 流固耦合控制方程 |
2.4 动网格计算模型和流固耦合求解方法 |
2.5 本章小结 |
第3章 高温蒸汽增压组件的单向流固耦合特性研究 |
3.1 流体域模型前处理 |
3.1.1 流体域提取 |
3.1.2 固体模型的处理 |
3.1.3 流体域网格的划分 |
3.1.4 全局网格质量检测 |
3.1.5 瞬态求解前处理 |
3.1.6 高温蒸汽增压压力场特性 |
3.1.7 高温蒸汽增压温度场特性 |
3.2 固体域模型前处理 |
3.2.1 材料的选取 |
3.2.2 固体网格划分 |
3.3 结果分析 |
3.4 本章小结 |
第4章 高温蒸汽增压组件的双向流固耦合特性研究 |
4.1 活塞双向流固耦合的模拟分析 |
4.1.1 流体域的设置 |
4.1.2 瞬态结构设置 |
4.1.3 求解设置 |
4.2 双向流固耦合计算结果分析 |
4.3 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间所发表的学术论文 |
致谢 |
(3)裂缝性油藏基质岩心自然渗吸实验研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
目录 |
第1章 绪论 |
1.1 研究目的意义 |
1.2 国内外渗吸驱油研究现状 |
1.3 本文研究内容及技术路线 |
第2章 裂缝性油藏地质及开发特征 |
2.1 裂缝性储集层特征 |
2.2 裂缝性油藏数学模型表征 |
2.2.1 等效连续介质模型 |
2.2.2 离散裂缝网络模型 |
2.2.3 双孔单渗模型 |
2.2.4 双孔双渗模型 |
2.2.5 双重裂缝介质模型 |
2.3 裂缝性油藏开发特征 |
2.3.1 裂缝性油藏衰竭式开采特征 |
2.3.2 裂缝性油藏注水开发特征 |
2.4 本章小结 |
第3章 自然渗吸机理研究 |
3.1 单根毛管中的渗吸机理 |
3.1.1 水平方向单一毛管渗吸动力学分析 |
3.1.2 垂直方向单一毛管渗吸动力学分析 |
3.2 多孔介质中的渗吸机理 |
3.3 自然渗吸机理的判别 |
3.4 自然渗吸标度模型 |
3.4.1 无因次时间标度模型 |
3.4.2 归一化采收率模型 |
3.5 本章小结 |
第4章 自然渗吸实验研究 |
4.1 自然渗吸实验装置 |
4.2 自然渗吸实验数据处理方法 |
4.3 渗透率对自然渗吸驱油效率的影响 |
4.3.1 实验准备 |
4.3.2 实验结果与分析 |
4.3.3 渗吸实验数据的无因次分析 |
4.4 边界条件对自然渗吸驱油效率的影响 |
4.4.1 实验准备 |
4.4.2 实验结果与分析 |
4.4.3 渗吸实验数据的无因次分析 |
4.5 黏度对自然渗吸驱油效率的影响 |
4.5.1 实验准备 |
4.5.2 实验结果与分析 |
4.5.3 渗吸实验数据的无因次分析 |
4.6 润湿性对自然渗吸驱油效率的影响 |
4.6.1 实验准备 |
4.6.2 实验结果与分析 |
4.7 不同水淹速度下的自然渗吸实验 |
4.7.1 实验准备 |
4.7.2 实验过程中的浮力校正 |
4.7.3 实验结果与分析 |
4.8 本章小结 |
第5章 结论与认识 |
致谢 |
参考文献 |
硕士学位期间发表的论文 |
(4)土壤一维水盐运移的双向耦合数值模拟(论文提纲范文)
中文摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 研究现状及进展 |
1.3 本文的主要工作简介 |
第二章 土壤水盐运移的基本理论与模型 |
2.1 土壤水分运动方程 |
2.2 土壤溶质运移方程 |
2.3 土壤水分运动方程的修正 |
2.4 小结 |
第三章 土壤水盐运移的基本参数 |
3.1 土壤容水度 |
3.2 土壤导水率 |
3.3 土壤水扩散率 |
3.4 土壤水动力弥散系数 |
3.5 土壤盐分影响系数 |
3.6 小结 |
第四章 考虑盐分对土壤参数影响的一维水盐运移模拟 |
4.1 修正模型的程序验证 |
4.2 修正模型下的一维水盐运移数值模拟 |
4.2.1 微咸水入渗洗盐的数值模拟 |
4.2.2 蒸发条件下的水盐运移数值模拟 |
4.3 小结 |
第五章 结论及展望 |
5.1 主要结论 |
5.2 研究展望 |
参考文献 |
致谢 |
(5)压力补偿滴头水力特性试验及数值模拟研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 研究的目的和意义 |
1.2 国内外研究进展 |
1.2.1 压力补偿滴头研究现状 |
1.2.2 流固耦合方法研究现状 |
1.3 研究内容和目标 |
1.3.1 研究目标 |
1.3.2 研究内容 |
第二章 压力补偿滴头水力特性及抗堵塞性试验研究 |
2.1 试验用滴头的结构形式 |
2.2 滴头水力特性室内试验 |
2.2.1 试验装置 |
2.2.2 试验内容与方法 |
2.2.3 试验结果与分析 |
2.3 压力补偿滴头抗堵塞性能测试 |
2.3.1 试验装置 |
2.3.2 试验内容与方法 |
2.3.3 试验结果与分析 |
2.4 本章小结 |
第三章 压力补偿滴头水力特性数值模拟研究 |
3.1 计算模型 |
3.2 控制方程 |
3.3 数值分析方法 |
3.3.1 概念介绍 |
3.3.2 数值计算分析流程 |
3.4 网格生成与边界条件 |
3.5 结果与分析 |
3.5.1 压力补偿滴头的压力流量特性及与室内试验对比 |
3.5.2 补偿元件弹性膜片变形特性 |
3.5.3 压力补偿滴头内流场压力分布 |
3.5.4 压力补偿滴头内流场速度分布 |
3.5.5 压力补偿滴头补偿区速度分布 |
3.5.6 压力补偿滴头中层流道流场特性 |
3.6 本章小结 |
第四章 压力补偿滴头悬浮颗粒运动的数值模拟研究 |
4.1 数值分析方法 |
4.1.1 液固两相流的研究方法及应用现状 |
4.1.2 数值计算分析流程 |
4.2 控制方程 |
4.3 网格划分与边界条件 |
4.4 模拟结果与分析 |
4.4.1 弹性膜片变形示意图 |
4.4.2 压力补偿滴头内流场的分布 |
4.4.3 两相速度分布 |
4.4.4 压力补偿滴头流量与悬浮颗粒体积分数及粒径的关系 |
4.4.5 压力补偿滴头内颗粒体积分数的分布 |
4.5 本章小结 |
第五章 结论与不足 |
5.1 主要结论 |
5.2 存在不足及建议 |
参考文献 |
致谢 |
作者简历 |
(6)炮采煤巷掘进面煤与瓦斯流固耦合数值模拟研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 本文研究目的及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 流固耦合理论的研究现状 |
1.2.2 掘进面瓦斯涌出规律研究现状 |
1.2.3 煤矿爆破荷载的研究现状 |
1.3 本文研究内容及技术路线 |
1.3.1 研究目标 |
1.3.2 研究特色及创新点 |
1.3.3 技术路线 |
2 瓦斯运移机理和吸附特性 |
2.1 煤岩瓦斯渗流特性 |
2.2 瓦斯运移机理 |
2.2.1 瓦斯吸附/解吸 |
2.2.2 瓦斯扩散 |
2.2.3 瓦斯渗流 |
2.2.4 瓦斯气体的状态方程 |
2.3 瓦斯解吸与煤岩变形关系实验研究 |
2.3.1 实验装置及实验方法 |
2.3.2 实验煤样参数 |
2.3.3 实验步骤 |
2.3.4 实验结果及分析 |
2.4 本章小结 |
3 爆破荷载对煤岩应力场的影响 |
3.1 爆破荷载作用机理 |
3.2 爆破荷载对渗流场作用 |
3.2.1 爆炸应力波的作用 |
3.2.2 爆生气体作用及贯通裂隙形成条件 |
3.2.3 煤层瓦斯压力对裂隙扩展作用 |
3.3 掘进巷道爆破规律的数值模拟研究 |
3.4 本章小结 |
4 煤层掘进应力场与瓦斯流动场耦合数学模型 |
4.1 基本假设 |
4.2 太沙基有效应力原理 |
4.3 煤与瓦斯气固耦合数学模型 |
4.3.1 煤岩变形场控制方程 |
4.3.2 煤岩瓦斯渗流场控制方程 |
4.3.3 定解条件 |
4.4 本章小结 |
5 炮采煤巷煤与瓦斯流固耦合数值模拟研究 |
5.1 工程背景介绍 |
5.2 潘一矿炮掘巷道煤壁瓦斯涌出规律测定 |
5.2.1 煤壁瓦斯涌出强度测定 |
5.2.2 测定数据的整理和经验公式的建立 |
5.2.3 掘进巷道煤壁瓦斯涌出的极限巷道长度 |
5.2.4 掘进落煤瓦斯涌出量规律测定 |
5.3 数值模型的建立 |
5.4 模型求解及结果分析 |
5.5 本章小结 |
6 结论 |
参考文献 |
作者简历 |
学位论文数据集 |
(8)坚硬顶板水压力作用机理研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
1 绪论 |
1.1 课题的提出 |
1.2 本课题国内外研究现状 |
1.2.1 水及裂隙对岩体强度的影响研究现状 |
1.2.2 国内外渗流压力分布研究现状 |
1.2.3 国内外水力致裂的研究现状 |
1.2.4 国内外坚硬顶板注水研究现状 |
1.3 研究方案 |
2 水对岩体的损伤 |
2.1 水对岩体的损伤 |
2.1.1 水对岩石强度的影响 |
2.1.2 损伤力学的基本概念 |
2.2 岩石水化学损伤的机理 |
2.2.1 岩石水化学损伤的机理分析 |
2.2.2 岩石中水—岩化学损伤的分区性 |
2.2.3 考虑水化学损伤的破坏力学方法 |
2.3 本章小结 |
3 压力水对岩体断裂强度影响研究 |
3.1 坚硬岩体的裂隙性 |
3.2 裂纹扩展类型 |
3.3 压力水作用下岩体断裂强度 |
3.3.1 岩体裂纹中的水作用及类型 |
3.3.2 水压力作用下裂纹的应力强度因子 |
3.3.3 水作用下裂纹岩体的强度准则 |
3.4 本章小结 |
4 岩体渗流应力耦合分析 |
4.1 岩体裂隙结构特征 |
4.2 裂隙岩体场性能分析 |
4.2.1 场性能等效处理 |
4.2.2 裂隙岩体渗透特征与水压及应力的关系 |
4.2.3 渗透性影响因素分析 |
4.3 岩体内水的运动分析 |
4.3.1 水在岩层内运动的动力 |
4.3.2 水在岩层中的运动状态 |
4.4 岩层注水的渗流应力耦合分析 |
4.4.1 岩层注水应力场方程 |
4.4.2 岩层注水应力场有限元求解方程 |
4.4.3 应力场作用下的渗流分析 |
4.5 渗流问题的有限元解法 |
4.5.1 岩层注水的渗流模型 |
4.5.2 岩层注水的耦合模型求解 |
4.6 本章小结 |
5 水力压裂处理坚硬顶板 |
5.1 水力压裂定向分层的机理 |
5.1.1 高压水在切槽裂缝端部产生的最大拉应力 |
5.1.2 高压水促使切槽裂缝扩展的基本条件 |
5.2 高压水使切槽裂缝最终的扩展方向 |
5.3 本章小结 |
6 坚硬顶板注水软化 |
6.1 坚硬顶板水压致裂软化数值模拟 |
6.1.1 厚硬砂岩关键层的注水软化试验 |
6.1.2 采矿地质条件与矿压分析模型 |
6.1.3 数值模拟结果及分析 |
6.2 工程实例验证 |
6.3 本章小结 |
7 结论 |
致谢 |
参考文献 |
附录 |
(9)坚硬顶板注水软化机理研究(论文提纲范文)
第一章 绪论 |
1.1 课题的提出 |
1.1.1 坚硬顶板煤层开采的问题 |
1.1.2 控制坚硬顶板的方法 |
1.1.3 研究的主要内容 |
1.2 本课题国内外研究现状 |
1.2.1 水及裂隙对岩体强度的影响研究现状 |
1.1.2 国内外渗流压力分布研究现状 |
1.2.3 国内外水力致裂的研究现状 |
1.2.4 国内外坚硬顶注水研究现状 |
1.3 研究方案 |
第二章 水对岩体的损伤 |
2.1 水对岩体的损伤 |
2.1.1 水对岩石强度的影响 |
2.1.2 损伤力学的基本概念 |
2.2 岩石水化学损伤的机理及量化 |
2.2.1 岩石水化学损伤的机理分析 |
2.2.2 岩石中水-岩化学损伤的分区性 |
2.2.3 考虑化学损伤的破坏力学方法 |
2.2.4 小结 |
2.3 本章小结 |
第三章 压力水作用下岩体断裂强度 |
3.1 坚硬岩体的裂隙性 |
3.2 裂纹扩展类型 |
3.3 压力水作用下岩体断裂强度 |
3.3.1 岩体裂纹中的水作用及类型 |
3.3.2 水压力作下裂纹的应力强度因子 |
3.3.3 水作用下裂纹岩体的强度准则 |
3.3.4 小结 |
3.4 本章小结 |
第四章 岩体渗流压力分析 |
4.1 岩体裂隙结构特征 |
4.2 裂隙岩体场性能分析 |
4.2.1 场性能等效处理 |
4.2.2 裂隙岩体渗透特征与水压及应力的关系 |
4.2.3 渗透性影响因素分析 |
4.2.4 对透水性差的岩层进行酸处理 |
4.3 岩体内水的运动分析 |
4.3.1 水在岩层内运动的动力 |
4.3.2 水在岩层中的运动状态 |
4.4 岩层注水的渗流藕合分析 |
4.4.1 岩层注水应力场方程 |
4.4.2 岩层注水应力场有限元求解方程 |
4.4.3 应力场作用下的渗流分析 |
4.5 渗流问题的有限元解法 |
4.5.1 岩层注水的渗流模型 |
4.5.2 岩层注水的祸合模型求解 |
4.6 本章小结 |
第五章 水力压裂处理坚硬顶板 |
5.1 水力压裂定向分层的机理 |
5.1.1 高压水在切槽裂缝端部产生的最大拉应力 |
5.1.2 高压水促使切槽裂缝扩展的基本条件 |
5.2 高压水使切槽裂缝最终的扩展方向 |
5.3 本章小结 |
第六章 坚硬顶板注水软化 |
6.1 坚硬顶板注水软化二维有限元数值分析 |
6.1.1 数值模型判据 |
6.1.2 数值模型的建立 |
6.1.3 坚硬顶板二维有限元数值分析实例 |
6.2 注水效果的预测方法 |
6.2.1 岩石中裂隙分布的分维定义及测定方法 |
6.2.2 裂隙发育程度与岩石强度的关系 |
6.3 本章小结 |
第七章 结论 |
参考文献 |
致谢 |
攻读硕士学位期间发表的论文 |
(10)砂柱中渗透系数及水气运移试验研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
1 引言 |
1.1 选题背景 |
1.2 国内外研究进展 |
1.2.1 地下水渗透的研究现状 |
1.2.2 水气运移发展现状 |
1.3 试验原理及研究思路 |
1.4 研究内容 |
1.5 论文研究的思路 |
2 多孔介质渗流理论概述 |
2.1 渗流的基本概念 |
2.1.1 多孔介质及其特性 |
2.1.1.1 多孔介质的定义 |
2.1.1.2 多孔介质基本特征 |
2.1.2 渗透和渗流 |
2.1.3 渗流的运动要素 |
2.1.3.1 渗流量及渗流速度 |
2.1.3.2 渗流压强、水头与水力坡度 |
2.2 达西定律及其适用范围 |
2.2.1 达西试验及达西定律 |
2.2.2 达西定律的适用条件 |
2.2.3 偏移达西定律的情形 |
2.2.4 非线性渗流方程 |
2.3 非饱和运动体系 |
2.3.1 非饱和渗流中水的流动 |
2.3.2 非饱和渗流基本方程及其缺陷 |
2.3.3 考虑气体运动的非饱和运动 |
3 渗透系数的测量 |
3.1 渗透系数的测定方法 |
3.1.1 经验数值 |
3.1.2 经验公式 |
3.1.2.1 哈贝公式 |
3.1.2.2 巴甫洛夫斯基公式 |
3.1.2.3 瑞尔汉默公式 |
3.1.2.4 管流公式 |
3.1.3 实验室测定渗透系数 |
3.1.3.1 常水头测定渗透系数 |
3.1.3.2 变水头渗透仪 |
3.2 渗透系数的测定试验 |
3.2.1 试验装置 |
3.2.2 渗透试验步骤 |
3.2.3 试验数据分析 |
3.2.3.1 渗透系数测定试验结果 |
3.2.3.2 试验数据分析 |
3.2.3.3 渗透系数随深度变化关系 |
3.2.3.4 试验渗透系数的统计特征 |
3.3 影响渗透系数大小因素探讨 |
3.3.1 达西定律适用条件因素分析 |
3.3.1.1 雷诺系数的条件 |
3.3.1.2 水力坡度条件 |
3.3.2 砂体的物理性质影响因素分析 |
3.3.3 液体的性质对渗透系数的影响 |
3.3.4 出水流量大小影响分析 |
3.3.5 砂样高度变化分析 |
3.3.6 压力影响分析 |
3.3.7 渗透系数影响因素小结 |
3.4 渗透系数的确定 |
4 水气运移砂柱试验 |
4.1 问题的提出 |
4.2 试验方法 |
4.2.1 试验方案 |
4.2.2 试验步骤 |
4.3 试验结果数据的变化趋势 |
4.4 水气流量关系试验数据分析 |
4.4.1 单孔进气时水气流量关系分析 |
4.4.1.1 顶部单孔进气时水气流量关系分析 |
4.4.1.2 9#孔进气时水气流量关系分析 |
4.4.1.3 5#孔单独进气时水气流量关系分析 |
4.4.1.4 1#孔单独进气时水气流量关系分析 |
4.4.1.5 单孔进气时水气流量关系小结 |
4.4.2 两孔进气时水气流量关系分析 |
4.4.2.1 9#孔和1#孔组合进气时水气流量分析 |
4.4.2.2 顶部和1#孔组合进气时水气流量关系分析 |
4.4.2.3 5#孔和1#孔组合进气时水气流量关系分析 |
4.4.2.4 两孔组合进气时水气流量关系小结 |
4.4.3 三孔进气时水气流量关系分析 |
4.3.4 四孔进气水气流量关系分析 |
4.4.5 水气流量变化关系小结 |
4.5 进气体积和出水体积之间的关系 |
4.6 水气流量变化影响因素探讨 |
4.6.1 流量变小原因分析 |
4.6.2 出水流量大于进气流量原因分析 |
4.6.3 上部进气较下部进气的水气流量关系差异分析 |
5 进气数据分析 |
5.1 单孔进气数据分析 |
5.2 两孔进气数据分析 |
5.2.1 1#孔和9#孔组合同时进气分析 |
5.2.2 1#孔和顶部组合同时进气分析 |
5.2.3 1#孔和5#孔组合同时进气分析 |
5.3 三孔同时进气数据分析 |
5.4 四孔同时进气数据分析 |
5.5 进气流量变化规律小结 |
5.6 进气流量变化的影响因素分析 |
6 结论及建议 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
攻读硕士期间科研成果简介 |
声明 |
致谢 |
四、土壤中非稳定耦合渗流问题的拟解析解及压力动态特征(论文参考文献)
- [1]干热岩裂缝渗流及储层水力压裂缝网扩展机理研究[D]. 苏小鹏. 重庆大学, 2020
- [2]基于三维动网格的高温蒸汽增压组件流固耦合特性研究[D]. 吴斌. 哈尔滨理工大学, 2016(02)
- [3]裂缝性油藏基质岩心自然渗吸实验研究[D]. 魏铭江. 西南石油大学, 2015(08)
- [4]土壤一维水盐运移的双向耦合数值模拟[D]. 贾森林. 兰州大学, 2013(12)
- [5]压力补偿滴头水力特性试验及数值模拟研究[D]. 王静. 西北农林科技大学, 2012(05)
- [6]炮采煤巷掘进面煤与瓦斯流固耦合数值模拟研究[D]. 李野. 辽宁工程技术大学, 2011(06)
- [7]压力补偿滴头水力特性的试验及数值模拟研究进展[A]. 王静,王文娥,胡笑涛. 现代节水高效农业与生态灌区建设(上), 2010
- [8]坚硬顶板水压力作用机理研究[D]. 关瑞斌. 西安科技大学, 2008(01)
- [9]坚硬顶板注水软化机理研究[D]. 梁大海. 太原理工大学, 2006(11)
- [10]砂柱中渗透系数及水气运移试验研究[D]. 余姝萍. 四川大学, 2005(08)