论文题目: 幂律流体在内管做行星运动的环空中的流动
论文类型: 博士论文
论文专业: 油气田开发工程
作者: 季海军
导师: 崔海清
关键词: 幂律流体,环空,行星运动,流函数分布,切向速度分布,轴向速度分布,流量
文献来源: 大庆石油学院
发表年度: 2005
论文摘要: 所谓内管做行星运动的环空是指:构成环空的内管不仅绕其自身轴线自转,而且还同时绕环空外管的轴线公转。研究非Newton 流体在内管做行星运动的环空中的流动具有学术理论和工程实际意义。本文研究了幂律流体在内管做行星运动的环空中的流动规律。在理论上,由非惯性运动坐标系的引入,使得流体在内管做行星运动的环空中流动的分析变得大大简化;由流动的连续性引进流函数,使流体动力学基本方程的未知量的个数减少一个;由Descartes 直角坐标系向双极坐标系的变换,使流体动力学基本方程的求解域由偏心环域变为矩形域,使对边界条件的处理大大简化,从而在非惯性运动双极坐标系中建立了幂律流体在内管做行星运动的环空中流动的基本方程。在计算上,利用上述幂律流体在内管做行星运动的环空中流动的基本方程,采用有限差分方法,分别数值计算了可视为幂律流体的CMC 水溶液在环空中Couette 流的流函数分布和切向速度分布;CMC 水溶液在环空中Poseuille 流的轴向速度分布;CMC 水溶液在内管做行星运动的环空中流动的流函数、切向速度和轴向速度分布;并绘制出流函数、切向速度和轴向速度分布图;分析了上述流动的流函数、切向速度和轴向速度分布与内管公转、自转速度和环空偏心距之间的关系。数值计算了CMC 水溶液在内管做行星运动的环空中流动的流量,分析了流量与内管公转、自转速度和环空偏心距之间的关系。并以Newton 流体在内管做行星运动的环空中的流动为例,把利用本文数值计算方法算得的流函数、切向速度和轴向速度分布与利用解析解算得的流函数、切向速度和轴向速度分布做了对比,结果吻合较好。在实验上,分别通过对CMC 水溶液在内管自转和公转的环空中流动的实验,把利用本文数值计算方法算得的流量与利用实验测得的流量做了对比,两者之间的平均相对百分比误差均在±5%以内,说明了本文建立的幂律流体在内管做行星运动的环空中流动的基本方程和数值计算方法的正确性。
论文目录:
第一章 前言
1.1 本论文的研究意义
1.2 非Newton 流体及其在内管做行星运动的环空中的流动
1.2.1 非Newton 流体
1.2.2 非Newton 流体在内管做行星运动的环空中的流动
1.2.3 非Newton 流体在内管做行星运动的环空中的流动状态
1.3 研究现状
1.3.1 非Newton 流体偏心环空Couette 流
1.3.2 非Newton 流体偏心环空Poiseuille 流
1.3.3 非Newton 流体偏心环空螺旋流
1.3.4 非Newton 流体在内管做行星运动的环空中的流动
1.4 本论文要做的工作
第二章 运动坐标系下流体在内管做行星运动的环空中流动的基本方程
2.1 假设条件
2.2 运动坐标系下的基本方程
2.2.1 基本思想
2.2.2 运动学关系
2.2.3 运动坐标系中流体的连续性方程
2.2.4 运动坐标系中流体的运动方程
第三章 幂律流体在内管做行星运动的环空中流动的基本方程
3.1 运动直角坐标系中的基本方程
3.1.1 连续性方程
3.1.2 以应力表示的运动方程
3.1.3 流变方程
3.1.4 一阶Rivlin—Ericksen 张量的第二不变张量
3.1.5 流函数
3.1.6 用流函数表示的运动方程
3.1.7 用流函数表示的一阶Rivlin—Ericksen 张量的第二不变量
3.1.8 动力学基本方程组的封闭性
3.2 运动双极坐标系中的基本方程
3.2.1 双极坐标系和直角坐标系的变换公式
3.2.2 双极坐标系下偏心环空的几何参数
3.2.3 一阶偏导数的变换公式
3.2.4 其它有用的变换公式
3.2.5 用流函数表示的运动方程
3.2.6 用流函数表示的一阶Rivlin—Ericksen 张量的第二不变量
3.2.7 动力学基本方程组的封闭性
3.2.8 边界条件
3.3 速度公式
3.4 流量公式
3.5 惯性力的影响
第四章 幂律流体在内管做行星运动的环空中流动的数值计算方法
4.1 幂律流体在内管做行星运动的环空中流动的运动方程的简化
4.2 幂律流体环空Couette 流的数值计算方法
4.2.1 网格的剖分
4.2.2 对正则内点构造差分格式
4.2.3 边界条件的离散化
4.2.4 一阶Rivlin-Ericksen 张量的第二不变量的离散化
4.2.5 截断误差估计
4.2.6 计算步骤
4.3 幂律流体环空Poiseuille 流的数值计算方法
4.3.1 网格的剖分
4.3.2 对正则内点构造差分格式
4.3.3 边界条件的离散化
4.3.4 一阶Rivlin-Ericksen 张量的第二不变量的离散化
4.3.5 截断误差估计
4.3.6 计算步骤
4.4 幂律流体在内管做行星运动的环空中流动的数值计算方法
4.4.1 对正则内点的差分格式
4.4.2 边界条件的离散化
4.4.3 一阶Rivlin-Ericksen 张量的第二不变量的离散化
4.4.4 截断误差估计
4.4.5 计算步骤
4.5 幂律流体在内管做行星运动的环空中流动的速度的数值计算方法
4.6 幂律流体在内管做行星运动的环空中流动的流量的数值计算方法
第五章 幂律流体在内管做行星运动的环空中流动的数值计算结果
5.1 幂律流体环空Couette 流
5.1.1 幂律流体环空Couette 流的流函数分布
5.1.2 幂律流体环空Couette 流的切向速度分布
5.2 幂律流体环空Poiseuile 流
5.2.1 不同偏心距下的轴向速度分布
5.2.2 不同压力梯度下的轴向速度分布
5.3 幂律流体在内管做行星运动的环空中的流动
5.3.1 流函数分布
5.3.2 切向速度分布
5.3.3 轴向速度分布
5.3.4 流量计算结果
5.4 Newton 流体在内管做行星运动的环空中的流动
5.4.1 Couette 流的流函数的解析解
5.4.2 Couette 流的切向速度的解析解
5.4.3 Poiseuille 流的轴向速度的解析解
5.4.4 Newton 流体在内管做行星运动的环空中流动的解析解
5.4.5 数值计算的流函数分布与解析计算的流函数分布的对比
5.4.6 数值计算的切向速度分布与解析计算的切向速度分布的对比
5.4.7 数值计算的轴向速度分布与解析计算的轴向速度分布的对比
5.5 幂律流体在内管做行星运动的环空中流动的实验研究
5.5.1 实验目的
5.5.2 实验过程
5.5.3 实验结果及分析
结论
本文的创新点
致谢
附录
参考文献
攻读博士学位期间发表的文章
攻读博士学位期间参加的科研项目
详细摘要
发布时间: 2005-12-09
参考文献
- [1].幂律流体在内管做行星运动的环空中流动的稳定性参数H’[D]. 刘东升.大庆石油学院2006
相关论文
- [1].幂律流体在内管带等距圆环体且旋转的变截面环空中的流动[D]. 张淑云.东北石油大学2011
- [2].粘弹性流体在内管做行星运动的环空中流动的数值计算[D]. 蔡萌.大庆石油学院2009
- [3].粘弹性流体在内管做行星运动的环空中流动时内管壁的受力分析[D]. 常瑛.大庆石油学院2008
- [4].粘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压力梯度[D]. 李楠.大庆石油学院2010
- [5].聚合物驱油井产出液在抽油杆做轴向运动的井筒中的流动——理论，计算和应用[D]. 孙智.大庆石油学院2004
- [6].幂律流体在螺旋管道内的流动[D]. 王克亮.大庆石油学院2004
- [7].粘弹性流体在内管做轴向往复运动的偏心环空中的非定常流[D]. 杨元建.大庆石油学院2005
- [8].幂律流体在内管做行星运动的环空中流动的稳定性参数H’[D]. 刘东升.大庆石油学院2006
- [9].粘弹性流体偏心环空非定常流的数值计算[D]. 杨树人.大庆石油大学2006
- [10].幂律流体在内管做行星运动的环空中流动时内管壁的受力分析[D]. 裴晓含.大庆石油学院2007