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黏弹性流体扩展及收缩流动的格子Boltzmann模拟分析

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力学季刊 2018年第2期39卷 395-404页

作者：周王军李勇何录武华东理工大学机械与动力工程学院上海200237

本文应用格子Boltzmann方法(LBM)并结合Oldroyd-B模型,讨论了不可压缩的Navier-Stokes方程和平流扩散本构方程的解耦及各自求解方法,以及两类问题的边界处理格式,实现了黏弹性流体在二维1:3扩展流道以及3:1收缩流道中的流动的数值模拟.... 详细信息

本文应用格子Boltzmann方法(LBM)并结合Oldroyd-B模型,讨论了不可压缩的Navier-Stokes方程和平流扩散本构方程的解耦及各自求解方法,以及两类问题的边界处理格式,实现了黏弹性流体在二维1:3扩展流道以及3:1收缩流道中的流动的数值模拟.获得了不同雷诺数Re和维森伯格数Wi以及黏度vs下流动的流线分布,计算给出了漩涡的涡心位置和大小,并分析了参数Re、Wi和vs对流动特点的影响.模拟结果表明本文所采用模型和边界处理方法具有良好的精度和稳定性.

关键词：格子玻尔兹曼方法(LBM) 黏弹性流体扩展/收缩流雷诺数维森伯格数黏度

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黏弹性流体作用于聚驱井抽油杆上的径向力

大庆石油学院学报 2005年第1期29卷 112-113页

作者：杨树人杨英王春生大庆石油学院石油工程学院黑龙江大庆163318

通过计算黏弹性流体偏心环空流动速度场,推导了双极坐标中下随体 Maxwell本构方程,分析了偏心环空中的应力分布及作用在抽油杆上的径向力. 结果表明,偏心距是产生径向力的主要因素.

关键词：黏弹性流体偏心环空法向应力径向力偏磨

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黏弹性流体在偏心环空中非定常流的流量计算

石油钻采工艺 2009年第4期31卷 97-101页

作者：张小宁罗朝期崔海清及德全中国石油大学油气资源与探测国家重点实验室北京102249 辽河油田曙光采油厂辽宁盘锦124109 大庆石油学院提高油气采收率教育部重点实验室黑龙江大庆163318 华北油田公司采油一厂河北任丘062552

给出了双极坐标系下黏弹性流体在内管做轴向往复运动的偏心环空中非定常流的运动方程、初始条件及边界条件,推导出平均流量计算公式;在利用有限体积法数值求解该控制方程的基础上,用平均流量计算公式对可视为黏弹性流体的HPAM水溶液在... 详细信息

给出了双极坐标系下黏弹性流体在内管做轴向往复运动的偏心环空中非定常流的运动方程、初始条件及边界条件,推导出平均流量计算公式;在利用有限体积法数值求解该控制方程的基础上,用平均流量计算公式对可视为黏弹性流体的HPAM水溶液在内管做轴向往复运动的偏心环空中非定常流的平均流量进行了数值计算;绘制了在不同环空偏心距、内管冲程和冲次下平均流量与压力梯度的关系曲线,并分析了它们对平均流量的影响;对比了黏弹性流体与幂律流体做这种流动的平均流量。分析结果对优化聚驱工况下抽油机的工作参数具有指导意义。

关键词：黏弹性流体轴向往复运动偏心环空非定常流平均流量

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黏弹性流体在油藏孔隙模型中的流动阻力特性

大庆石油学院学报 2004年第1期28卷 17-20页

作者：张立娟任国友岳湘安刘中春石油大学提高采收率研究中心北京昌平102249 大庆石油学院机械科学与工程学院黑龙江大庆163318

采用上随体Maxwell本构方程描述流体的流变性,用数值方法研究了黏弹性流体在2类典型的油藏孔隙模型———孔喉模型和盲端模型中的流动阻力特性.分析了低雷诺数流动条件下,具有不同黏弹性质的流体在喉道和盲端附近的流动特性和压力损失规... 详细信息

采用上随体Maxwell本构方程描述流体的流变性,用数值方法研究了黏弹性流体在2类典型的油藏孔隙模型———孔喉模型和盲端模型中的流动阻力特性.分析了低雷诺数流动条件下,具有不同黏弹性质的流体在喉道和盲端附近的流动特性和压力损失规律.研究结果表明:黏弹性流体在孔隙变截面处的局部压力损失远高于相同流动条件下无弹性纯黏流体的局部压力损失;黏弹性越大,局部压力损失越大;黏弹性流体在变截面孔隙中的高局部压力损失是导致其在多孔介质中渗流阻力异常高的重要原因之一.

关键词：黏弹性流体流动阻力盲端孔隙孔喉聚合物驱

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黏弹性流体在圆管内流动的谱方法模拟计算

力学与实践 2002年第6期24卷 18-20页

作者：宋道云方波江体乾朱林杨殿民刘洪来华东理工大学化工所流变室上海200237 大庆油田建设设计研究院大庆163712 华东理工大学物化教研组上海200237

采用修正Jeffreys模型来描述聚丙烯酰胺水溶液流变特性.首先用具有二阶精度的差分法与拟谱法求解幂率模型,分别与解析解进行比较,结果表明拟谱法具有极高精度.然后用拟谱法求解PAM水溶液在圆管中流动,得到速度分布、应力分布,为三维模... 详细信息

采用修正Jeffreys模型来描述聚丙烯酰胺水溶液流变特性.首先用具有二阶精度的差分法与拟谱法求解幂率模型,分别与解析解进行比较,结果表明拟谱法具有极高精度.然后用拟谱法求解PAM水溶液在圆管中流动,得到速度分布、应力分布,为三维模拟作准备.

关键词：聚丙烯酰胺水溶液修正Jeffreys模型拟谱法黏弹性流体差分法

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黏弹性流体湍流流动的POD低阶模型研究

黏弹性流体湍流流动的POD低阶模型研究

作者：陈静静中国石油大学（北京）

学位级别：硕士

添加剂湍流减阻技术在长距离液体输送或者液体循环系统中具有重要的应用价值,而对加入添加剂后形成的黏弹性流体的研究也十分有必要。本文利用最佳正交分解方法分别对牛顿流体与黏弹性流体的湍流流动进行了研究,为直接数值模拟方法的效... 详细信息

添加剂湍流减阻技术在长距离液体输送或者液体循环系统中具有重要的应用价值,而对加入添加剂后形成的黏弹性流体的研究也十分有必要。本文利用最佳正交分解方法分别对牛顿流体与黏弹性流体的湍流流动进行了研究,为直接数值模拟方法的效率不能满足要求而导致无法对复杂湍流问题进行求解扫除障碍。文中研究了湍流问题中较为简单但对湍流具有指导意义的各向同性衰减湍流。对牛顿流体与黏弹性流体分别建立了基于二维直角坐标系的湍流POD低阶模型,将其应用于各向同性衰减湍流,分析得到流动的基函数,从而研究此流动的相干结构以及黏弹性对流动的影响,并对流场进行快速求解。由于衰减湍流问题较难得到稳定的湍流统计特性,因此研究了各向同性强迫湍流。分别对牛顿流体与黏弹性流体建立基于三维直角坐标系的湍流POD低阶模型并进行求解。分析了提取的基函数的流动结构以及黏弹性对流动的影响,并对模型进行了评价。进一步研究了具有复杂流动结构的槽道湍流流动问题。对牛顿流体与黏弹性流体分别建立了基于三维直角坐标系的湍流POD低阶模型,将其应用于槽道湍流流动的分析以及快速求解。对比分析了黏弹性对流动的影响,对方法进行评价。相关研究成果可为添加剂湍流减阻技术在原油长距离管输中的应用提供一定的理论指导。

关键词：最佳正交分解黏弹性流体牛顿流体低阶模型本构方程

黏弹性流体在内管做轴向往复运动的偏心环空中非定常流的平均流量计算

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大庆石油学院学报 2009年第2期33卷 44-47页

作者：李楠宋兴良张小宁大庆石油学院提高油气采收率教育部重点实验室黑龙江大庆163318 中国石油大学石油工程教育部重点实验室北京102249

给出黏弹性流体在内管做轴向往复运动的偏心环空中非定常流的控制方程、平均流量计算公式以及数值计算方法;利用视为黏弹性流体的质量分数为0.125%的HPAM水溶液,对其在内管做轴向往复运动的偏心环空中非定常流的平均流量进行数值计算和... 详细信息

给出黏弹性流体在内管做轴向往复运动的偏心环空中非定常流的控制方程、平均流量计算公式以及数值计算方法;利用视为黏弹性流体的质量分数为0.125%的HPAM水溶液,对其在内管做轴向往复运动的偏心环空中非定常流的平均流量进行数值计算和实验.结果表明,环空偏心度对平均流量影响较大,内管冲程和冲次对平均流量的影响不大;数值计算得到的平均流量与实验测得的平均流量吻合较好,可以认为所给控制方程、平均流量公式以及数值计算方法正确.

关键词：黏弹性流体偏心环空轴向往复运动非定常流平均流量计算

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黏弹性流体在微孔道中流动的数值计算

黏弹性流体在微孔道中流动的数值计算

作者：刘丽丽大庆石油学院

学位级别：硕士

聚合物驱油是三次采油中应用于油田的一项新技术,可视化实验验证:其可大大提高原油采收率。残余油膜在自身的内聚力、岩石对其的附着力以及油膜与驱替液两相的界面自由能的共同作用下以不同的形状分布着。聚合物依靠其较高的黏弹性,使... 详细信息

聚合物驱油是三次采油中应用于油田的一项新技术,可视化实验验证:其可大大提高原油采收率。残余油膜在自身的内聚力、岩石对其的附着力以及油膜与驱替液两相的界面自由能的共同作用下以不同的形状分布着。聚合物依靠其较高的黏弹性,使这些残余油在聚合物溶液的拉拽和界面张力共同作用下,在残余油的上游端使之逐渐减薄、剥离,在下游端表面形成分散油滴,被聚合物溶液带走,之后残余油逐渐聚集重复此过程。本文选用Oldroyd-Maxwell上随体本构方程建立了黏弹性流体在微观孔隙空间流动的流动方程;运用计算流体动力学软件Polyflow对模型进行数值计算,给出本模型适合的边界条件;得到了流场的速度分布,应力分布;分析了松弛时间、油膜大小、流道宽度对速度、应力分布的影响;计算了作用于残余油膜表面上的法向应力、切向应力。结果表明:驱替液的弹性越大,流场速度的极值越小;作用在残余油表面上的法向应力、切向应力与驱替液的黏弹性有关,驱替液的弹性越大,残余油所受的法向应力和切向应力也越大,不对称性越严重;聚驱条件下残余油的受力要大于水驱条件下的受力;残余油油膜上游受压,下游受拉,其作用结果是使残余油膜的前进接触角变得更大,后退接触角变得更小,即产生更大的变形,从而更有利于残余油的启动。

关键词：黏弹性流体残余油膜 Polyflow 微孔道应力

广义Maxwell黏弹性流体在两平板间的非定常流动

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力学与实践 2003年第1期25卷 19-22页

作者：潘文潇谭文长北京大学力学与工程科学系北京100871

将分数阶微积分运算引入Maxwell黏弹性流体的本构方程,研究了黏弹性流体在两平板间的非定常流动.对于广义Maxwell黏弹性流体的分数阶导数模型,导出了对时间具有分数阶导数的特殊运动方程,利用分数阶微积分的Laplace变换理论,得到了流动... 详细信息

将分数阶微积分运算引入Maxwell黏弹性流体的本构方程,研究了黏弹性流体在两平板间的非定常流动.对于广义Maxwell黏弹性流体的分数阶导数模型,导出了对时间具有分数阶导数的特殊运动方程,利用分数阶微积分的Laplace变换理论,得到了流动的解析解.

关键词：非定常流动平板分数阶Maxwell模型 Laplace变换黏弹性流体