復(fù)雜地形條件下重氣擴散數(shù)值模擬

1 緒論

1.1 背景與意義

1.2 重氣擴散主要過程和影響因素

1.3 重氣擴散模型評價標(biāo)準(zhǔn)

1.4 重氣擴散模型

1.4.1 泄漏源模型

1.4.2 重氣擴散模型

1.4.3 大氣邊界層量化研究

1.4.4 流體動力學(xué)模型算法

1.5 工作和創(chuàng)新

1.6 本章小結(jié)

2 實驗和數(shù)據(jù)收集

2.1 個舊地形液化氣泄漏風(fēng)洞實驗

2.1.1 風(fēng)洞實驗相似性準(zhǔn)則

2.1.2 個舊地理環(huán)境概要

2.1.3 環(huán)境風(fēng)廓線的測定

2.1.4 環(huán)境風(fēng)洞實驗設(shè)置

2.1.5 環(huán)境風(fēng)洞實驗結(jié)果

2.2 Thorney Island場地實驗簡介及數(shù)據(jù)引用

2.3 本章小結(jié)

3 數(shù)學(xué)模型的建立

3.1 重氣擴散相關(guān)物理分析

3.1.1 泄漏噴射過程分析

3.1.2 噴射源模型與傳輸模型的結(jié)合

3.1.3 重氣液滴與兩相流分析

3.1.4 大氣穩(wěn)定度與邊界層風(fēng)速

3.1.5 邊界層大氣湍流和主要湍流模型

3.1.6 Smagorinsky－Lmy湍流模型

3.2 框架模型

3.2.1 改進的重氣淺層模型

3.2.2 三維重氣傳播擴散模型

3.3 輔助模型

3.3.1 泄漏源模型

3.3.2 含重氣液滴的重氣傳播擴散模型

3.4 本章小結(jié)

4 數(shù)值算法

4.1 傳統(tǒng)有限差分算法中的問題

4.1.1 線性化Burgers項差分方法

4.1.2 迎風(fēng)格式

4.2 半離散格式

4.3 算法的時間積分方案和優(yōu)化

4.3.1 交錯時間步的時間積分方案

4.3.2 算法疊加原理

4.3.3 速度方程組的耦合

4.4 壓力修正的最優(yōu)化方法

4.4.1 最優(yōu)化壓力修正方法的提出

4.4.2 最優(yōu)化壓力修正的算法

4.4.3 計算實例

4.5 本章小結(jié)

5 數(shù)值模擬和模型檢驗

5.1 Thorney測試26的二維淺層模型模擬與檢驗

5.1.1 數(shù)值模擬的設(shè)定

5.1.2 模擬結(jié)果

5.1.3 模擬與實驗的比較

5.2 個舊地形風(fēng)洞實驗改進的二維淺層模型模擬與檢驗

5.2.1 數(shù)值模擬的設(shè)定

5.2.2 模擬結(jié)果

5.2.3 模擬與實驗的比較

5.3 個舊地形風(fēng)洞實驗改進的三維CFD模型模擬與檢驗

5.3.1 數(shù)值模擬的設(shè)定

5.3.2 模擬結(jié)果

5.3.3 模擬與實驗的比較

5.4 本章小結(jié)

6 模型預(yù)報

6.1 二維淺層模型對不同泄漏口面積的重氣擴散預(yù)報

6.2 二維淺層模型對含重氣液滴的重氣體系的擴散預(yù)報

6.3 三維CFD模型對含重氣液滴的重氣體系的擴散預(yù)報

6.4 本章小結(jié)

7 總結(jié)和展望

7.1 結(jié)論

7.2 創(chuàng)新和進步

7.3 展望和建議

附錄

附錄A 不同分類標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)性

附錄B 二維淺層模型方程的推導(dǎo)

附錄C 兩相重氣體系重氣液滴相和氣相間的傳質(zhì)模型的推導(dǎo)

附錄D 三維模型地曲面坐標(biāo)下梯度、散度和旋度算子的確定

參考文獻

符號說明2100433B

《復(fù)雜地形條件下重氣擴散數(shù)值模擬》共分7章，主要內(nèi)容包括：重氣擴散的個舊地形風(fēng)洞實驗和nomcy場地測試數(shù)據(jù)引用；重氣擴散相關(guān)機理，包括傳輸模型、泄漏源噴射模型和重氣液滴云團參與的重氣擴散模型的建立；流體動力學(xué)偏微分方程組算法優(yōu)化和改進；以存在規(guī)則障礙物的Thorney場地測試26和以曲折山地城市地貌為背景的風(fēng)洞實驗的測試結(jié)果為復(fù)雜地形條件的兩種典型情景，使用實驗數(shù)據(jù)對改進的淺層模型和CFD模型進行驗證；模型對動態(tài)、氣態(tài)噴射源條件下不同泄漏口面積重氣擴散污染模擬的比較和恒定噴射源條件下存在重氣液滴相時的重氣和液滴重氣云團的擴散行為模擬。

《復(fù)雜地形條件下重氣擴散數(shù)值模擬》對從事重氣擴散研究及管理的人員具有一定的參考價值，同時可供高等院校相關(guān)專業(yè)的師生閱讀。

油藏數(shù)值模擬方法是迄今為止定量地描述在非均質(zhì)地層中多相流體流動規(guī)律的惟一方法。例如許多常規(guī)方法要假定油層為圓形的均勻介質(zhì)，如油藏幾何形狀稍復(fù)雜一些，且為非均質(zhì)介質(zhì)，則求解非常困難，甚至無法求解。而對油氣藏數(shù)值模擬而言，計算形態(tài)復(fù)雜的非均質(zhì)油藏和計算簡單形態(tài)的均質(zhì)油藏工作量幾乎是一樣的。因此油藏數(shù)值模擬可解決其它方法不能解決的問題。對于其它方法能解決的問題，用數(shù)值模擬方法可以更快、更省、更方便、更可靠地解決，并增加其它分析方法的可信度。

一個油氣藏，在現(xiàn)實中只能開發(fā)一次。但應(yīng)用油藏數(shù)值模擬，可以很容易地重復(fù)計算不同開發(fā)方式的開發(fā)過程，因此人們可以從中選出最好的開發(fā)方法。

因此，對油藏工程師而言，數(shù)值模擬給動態(tài)分析提供了一種快速、精確的綜合性方法；對管理者而言，數(shù)值模擬提供了不同開采計劃的比較結(jié)果；對尚無經(jīng)驗的工程師而言，數(shù)值模擬則是有效的培訓(xùn)工具。

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