PVT状态方程的选择和分析

在油气田开采和油气输送过程中，要经常使用状态方程进行计算，但状态方程大都是半理论、半经验的关系式，都有一定的使用范围。常用的状态方程在计算纯气体和非极性分子热物性参数时，准确性普遍较好，但计算气体混合物，特别是计算含有CO2、H2S等酸性气体时，计算误差较大。常用的状态方程有SRK、RK、PR、PT、SHBWR和LHSS。根据现场事例，采用常用的6种状态方程来计算气液相的压缩因子Zg和Zt、气液相的逸度fg和fl以及汽化率e，通过计算结果得到PR、PT和LHSS状态方程在其适用范围内计算精度较好，采用SRK、RK、SHBWR状态方程则计算值偏小。     

非零初始条件线性系统的Legendre多项式模型降阶方法

讨论了非零初始条件下线性系统的模型降阶问题,并给出了一种基于Legendre正交多项式的时间域模型降阶算法。该方法首先将系统的状态变量在正交多项式空间中进行展开,然后由状态方程得到展开系数的简单递推式,接着对其正交化,求得投影矩阵,通过正交投影变换得到降阶系统。由该方法得到的降阶系统可以匹配原始系统输出变量一定数量的正交多项式展开系数,从而保证了降阶的精度。最后,通过2个数值算例验证了该算法的有效性。     

隐式拟合在天然气热力性质计算中的应用

天然气物性计算的精度、速度和稳定性对天然气流程数值模拟效果影响很大。基于此,提出了天然气热力性质的隐式拟合模型,并给出了将该模型转化为显式计算的方法。该方法能够保证天然气热力性质计算的可逆性,同时由于不存在迭代,因而保证了热力性质计算的绝对稳定性。以国内某LNG接收站天然气组分为例,以HYSYS计算结果作为数据源,对上述模型进行验证。结果表明：该模型在拟合范围内最大计算偏差小于1％,且计算速度远快于LKP状态方程。该方法因模拟结果精确、计算效率高,在天然气工业领域的流程模拟中,具有较好的推广应用前景。（表6,参11）     

半立方抛物线形明渠共轭水深的迭代算法

【目的】寻求半立方抛物线形明渠共轭水深的迭代计算方法。【方法】根据半立方抛物线形明渠断面的几何形态及棱柱体水平明渠水跃方程,推求得到半立方抛物线形明渠共轭水深的迭代计算公式,并从理论上证明其收敛性;通过对工程中不同流量Q与不同断面形状参数p多种组合情况下的共轭水深进行计算和趋势线拟合,建立计算共轭水深迭代初值的直接计算式。【结果】推导出半立方抛物线形渠道断面的水跃方程,并进而得到跃前水深、跃后水深的迭代计算公式,运用迭代初值直接计算式求出迭代初值,将该值代入共轭水深迭代计算公式,经过几步迭代便可收敛得到精度很高的共轭水深值。【结论】推求的半立方抛物线形明渠共轭水深迭代计算公式物理概念明确、计算简捷、精度高、适用范围广,可以满足工程实践要求。     

输油管道中不稳定流动分析

输油管道中油品的不稳定流动问题，可以采用各种数值法并借助计算机进行有效分析。目前最广泛采用的数值法有特征线法，显式差分法和隐式有限差分法。分析了各方法的特点：特征线法和显式差分法能对各种边界条件进行处理，但时间步长取值必须很小，计算次数多；隐式有限差分法能采用匠时间步长，相应减少计算次数，但需求解非常庞大的非生方程组。因此提出根据管道的长度，复杂性，边界条件，精度要求等，交错使用特征线法和隐式差分     

天然气水露点与含水量的换算

在天然气水露点与含水量的换算过程中,涉及天然气状态方程、气液相平衡、气体混合规则等多步计算,参数多且需要迭代求解,整个计算过程相当复杂。为此,提出了一种快速、准确的天然气水露点与含水量的换算方法:选用PR状态方程,并基于GB/T22634-2008提供的关联关系曲线,通过相平衡理论导出计算气、液相的逸度系数公式,最后迭代求解。给出了整个换算过程的详细计算步骤,该计算方法的适用范围可扩展至0.1MPa≤p≤30MPa,-50℃≤t≤40℃。实际算例结果表明:该换算方法在压力范围为0.1～5MPa内计算结果准确性较高,当压力超过8MPa时,计算不确定度有待进一步分析。     

非结构网格二维理想MHD绕流逆风格式解法

在非结构网格上发展了针对二维理想磁流体方程组的逆风格式求解方法.控制方程中的对流项采用AUSM格式处理,时间推进采用显式5步龙格-库塔方法.为了消除计算中产生的磁场散度的影响,引入了双曲型散度清除方法.通过对磁流体激波管问题的求解验证了该方法对激波的捕捉能力,对有均匀磁场干扰下的喷管流动情况进行了数值模拟,并与文献中结果进行了对比.计算结果显示了磁场对磁流体流动的干扰效应,该结果与参考文献中的数值模拟结果相吻合.     

消力坎式消力池淹没系数和坎高的简化计算

研究分析了传统消力坎淹没系数和坎高计算方法的现状,总结前人的研究结果给出了以巴什基洛娃消力坎淹没系数为基础的迭代公式;根据A.A乌根秋斯淹没系数的拟合公式,给出了消力坎式消力池坎高的显式计算公式,并通过实例验证了公式的正确性.结果表明:淹没系数和显示计算公式及坎高的显示计算方法与传统计算方法比较精度一致,但计算过程简单.     

冻土水热运动的数值模拟

本文在建立冻土水热耦合迁移的数学模型基础上，采用全隐式有限差分格式并用线性化迭代方法求解。边界条件处理采用半控制容积法、时间步长根据迭代情况自动调节，求解过程中为防止振荡过大采用松驰迭代等措施。通过计算与实验结果对比，取得较好效果，表明采用的数学模型及数值计算方法可靠。     

基于神经网络和粒子群算法的大跨度钢管混凝土拱桥可靠度分析

本文利用BP神经网络将极限状态方程显式化和粒子群算法求解,并以大跨度钢管混凝土拱桥为例进行可靠度分析。结果表明,在充分考虑几何非线性效应的条件下,该方法能够很好地应用于大跨度钢管混凝土拱桥的可靠度分析,以弥补传统方法的不足,并且满足工程精度要求。     

计算天然气焦耳-汤姆逊系数的BWRS方法

使用BWRS状态方程,推导出了计算焦耳-汤姆逊系数的完整公式,给出了详细的计算步骤。实例计算表明,BWRS方法对单组分烃类气体、单组分非烃类气体和由烃类组分与非烃类组分组成的天然气均适用。与LKP方法和SRK方法相比,BWRS方法计算简单,精度较高,可以为输气管道和天然气轻烃回收中的节流温降计算提供理论依据。     

一族三阶收敛的Newton型迭代法

基于中点处的导数值构造了一个三阶收敛的Newton型迭代法,与[10]中的方法相比,每步迭代计算相同的函数值,但是数值实例表明该方法的迭代效果更好.此外,在该方法的基础上构造了一族三阶收敛的迭代方法.     

甲烷吸附储存条件下状态方程的选用

在评估ANG储气性能的研究中,选择恰当的状态方程非常重要。采用容积法测试装置考察了甲烷吸附储存条件下各种气体状态方程的适用性。通过对比分析,在室温、0～8MPa条件下,运用理想气体状态方程、SRK状态方程、PR状态方程、维里方程和RK方程计算求得的体积比相对偏差分别为10.097%、1.230%、1.475%、2.288%和0.248%,其中利用RK状态方程计算求得到的体积比相对偏差最小,是在实验压力范围内完全适用于甲烷吸附储存研究的状态方程;若实验压力不超过4MPa,则维里方程和SRK方程也可适用。     

输气管道静态模拟及管道末段储气量计算

在对稳定流动理论分析的基础上，建立了较真实反映管内气体稳定流动的基本数学模型，该模型包括连续性方程、动量方程、能量方程和状态方程。采用四阶龙格-库塔法编制了该模型的通用数值计算程序，以陕甘宁至北京长输管道为例进行验证，并在此基础上，对稳定流动工况输气管道末段储气量进行了详细研究和计算。     

一种基于响应的振动系统参数识别的迭代方法

研究了振动反问题,提出了一种适用于振动系统参数识别的迭代方法。该方法把振动控制方程转化为状态方程,基于振动系统的时域响应,通过构造一种矩阵迭代算法来反演系统参数。数值算例表明本文方法具有较快的收敛速度和较高的精度。     

长距离输气管道的优化设计

基于气体在管道中一元流动的连续性方程、状态方程、运动方程和能量方程,建立数学模型并确定边界条件,利用四阶龙格-库塔法进行数值求解,使用VB程序设计语言编写计算程序,在确保管道经济效益最佳的情况下,对管道主要参数进行优化设计。经算例验证,该设计方法可为管道优化设计提供一定参考。     

利用脉冲法动态监测天然气长输管道冰堵

利用管道入口处人工产生的质量流量脉冲在非完全堵塞天然气管道中的传播特点,采用时间分裂算法和TVD/(Godunov混合格式,对非完全堵塞管道进行了数值计算.提出了运用5点二阶精度TVD格式来解决双曲守恒律非线性系统中的非线性数值问题,该方法改进了传统的显式和隐式有限差分方法对间断分辨率低等缺点,对于快速瞬变现象的捕捉具有优越性.通过动态监测非完全堵塞的天然气管道,实时分析管道入口处的压力波动历史曲线,计算了堵塞位置、堵塞长度和堵塞强度,与实际值相比,计算误差百分率分别为2.15%、0.842%和2.43%.     

倒向随机方程期权定价模型的一类随机算法

期权定价问题可以转化为对倒向随机微分方程的求解，进而转化为对相应抛物型偏微分方程的求解.为了求解与倒向随机微分方程相应的二阶拟线性抛物型微分方程初值问题，引入一类新的随机算法-分层方法取代传统的确定性数值算法.这种数值方法理论上是通过弱显式欧拉法，离散其相应随机系统解的概率表示而得到.该随机算法的收敛性在文中得到证明，其稳定性是自然的.并构造了易于数值实现的基于插值的算法，实证研究说明这种算法能很好地提供期权定价模型的数值模拟.     

基于动量方程的挖深式消力池深度的计算

【目的】研究挖深式消力池深度的简化计算方法,为挖深式消力池的设计提供参考。【方法】对挖深式消力池深度的传统计算公式进行化简,通过动量方程研究建立新的消力池深度计算方法。【结果】给出了挖深式消力池深度传统计算的简化迭代公式,建立了基于动量方程的挖深式消力池深度迭代计算公式,并通过实例对上述2种迭代公式及其他消力池深度计算公式的计算结果进行了比较,显示各种方法的计算结果基本一致。【结论】所建立的基于动量方程的挖深式消力池深度迭代计算公式计算过程简单、精度高,且避免了试算的困难。     

高温高压下凝析气压缩因子计算方法的对比

高温、高压凝析气由于重组分的存在,临界参数偏差较大,导致其压缩因子的计算精度较低.以状态方程和经验关联式为基础,结合SSBV以及WA校正方法对SRK、DPR、DAK、HY、Cranmer 5种模型计算精度进行对比分析.研究结果表明:SRK状态方程在计算轻质气体时,误差最小,适应性最好.随着C7+含量及压力的不断增大,经验关联式DPR、DAK、HY和Cranmer模型通过与SSBV与WA校正方法结合,适应性增强,优于SRK状态方程,相对而言,DAK方法和DPR方法误差分布更加稳定.但是由于考察范围有限,因此研究方法相较研究结论更有意义,为凝析气压缩因子的计算提供了新的研究思路.