摘要：本文将相界面追踪高效方法VOSET与黏弹性减阻流体Giesekus本构关系相结合,建立了黏弹性气液两相流动的控制方程.研究发现减阻剂的存在使得计算稳定性相对于无减阻剂情况大幅下降,主要原因为相界面处引入了较大的黏弹性应变梯度,加剧了本构方程求解的不稳定性,使得可计算的顶盖拖动速度限制在1～2 m·s^(-1)的狭小范围内,影响了对黏弹性气液两相湍流特征的研究。通过用光滑的Heaviside函数对相界面附近的黏弹性应变进行插值,有效增强了数值稳定性,将可计算的顶盖拖动速度范围扩展至50 m·s^(-1)。采用改进后的方法在较宽的雷诺数范围进行了直接数值模拟,确认了减阻剂较大地抑制了液相湍流脉动,从而对气液两相湍流流动起到减阻作用,加剂后液相的平均流速增大约37%～86%。

摘要：将特征正交分解(POD)方法引入到页岩气流动双孔双渗模型的数值计算,建立了POD投影模型。在建模过程中发现将气体在基质和缝网中的流动控制方程分别进行POD投影的方式,虽然在数学上正确且满足基质或缝网的质量守恒,但会人为地在基质与缝网间附加一个质量传递投影项,无法保证整个流动系统的质量守恒,从而影响了POD模型的健壮性和精度。针对此问题提出了满足基质-缝网总体质量守恒的POD建模方式,在保证高精度(平均相对偏差约0.8%)和快速计算(计算速度提高720倍)的同时,大大提高了POD模型的健壮性。

摘要：由于管道焊接缺陷(气孔、夹渣、裂纹等)、腐蚀穿孔、第三方破坏等因素引起的成品油输送管道泄漏事故在国内外时有发生,这对成品油输送管道危害极大。成品油输送管道漏油事故的发生,促使各国对成品油输送管道泄漏扩散事故影响及后果模拟评价等进行研究。主要通过建立成品油输送管道泄漏扩散过程的物理模型,利用COMSOL软件进行二维数值模拟水下溢油事故形成的浮射流,分析了三种不同泄漏口孔径、泄口成品油喷出速度和水流速度对成品油扩散的影响规律,并利用SPSS软件对泄漏孔径和最大扩散高度的关系进行了回归分析,对于预测成品油扩散范围,制定应急抢险预案,减少事故损失具有重要的意义。