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理论物理学科方向介绍和研究内容
 

 

本课题组主要采用边界元方法和有限差分等方法,对低渗透油藏的渗流规律、滑动轴承流体动力特性、原子与分子、气体放电等离子体的性质、磁流体的不稳定性等进行数值模拟。其主要优势有:

1)与传统的数值模拟方法相比,本学科应用的边界元方法计算精度更高,同时,边界元方法使被求解的问题降低1个维度,能大大减少计算量,节约计算机的内存和运行时间;另外,边界元方法的应用范围广,特别适合求解不规则边界问题、无限空间问题和半无限空间问题等。

2)对边界元方法得到的积分(微分)方程(组)进行离散化处理,然后应用FORTRAN高级编程语言编写程序源代码,而不是应用现有的软件进行数值计算,使问题的研究更具有深度和广度。

本课题组的具体研究内容主要包含以下几个方面:

1)稠油渗流规律数值模拟

目前,地质条件好的油田,绝大多数已经进入中、高含水开采阶段,稳产和挖潜的难度越来越大,因此,低渗透油藏的开发引起了人们的极大关注。我国低渗透石油资源非常丰富,将是中国未来油藏勘探开发的主要对象。

低渗储层的渗流特征与中、高渗层显著不同,表现为油层物性差、流动性差、粘度高、渗流阻力大、渗流规律偏离达西定律等。因此,低渗油藏的有效开发难度较大。正确认识稠油的流变特性、渗流机理和特征,对提高稠油的采收率及稠油油藏开发方案的编制与实施具有重要意义。

本课题组主要研究低渗透变形介质的稠油渗流理论,通过分析数值模拟结果,对制约低渗透油藏高效开发的敏感性因素进行分析评价,为稠油油藏开发的编制和布井提供理论依据。目前,课题组已经完成了低渗透油藏大型通用程序的编写和调试工作,并发表了特级SCI论文。

2)滑动轴承流体动力特性的优化

油膜润滑是大型机械装置运行的基础,滑动轴承的承载能力和摩擦功耗是衡量机械装置性能的重要指标,但仍然存在承载能力和摩擦功耗的优化问题。本课题组从上述实际出发,提出前人没有研究过的非圆边界双浮环轴承的设计思路,并建立相应的物理模型和数学模型,旨在求出特定工况条件时,承载能力和摩擦功耗的最佳结合点,达到优化轴承结构和流体动力特性的目的,研究结果可为双浮环轴承的工业设计和加工提供依据。目前已经公开发表相关文章9篇,其中SCIEI论文5篇。

3)原子与分子

本研究方向主要结合焦点分析法、单粒子格林函数法和电子动量谱学,在动量空间讨论分子构象的分布及其转化机理。首先优化几何结构,然后采用焦点分析法计算出构象间的相对能量差,以此为基础考虑分子热力学对能量的影响,求出吉布斯自由能,进而得到不同构象在不同温度下的分布情况,根据构象的比例计算出分子轨道动量谱,最后通过讨论构象间的转化途径,解释以上计算结果。目前国内没有科研团队将三种方法结合起来研究分子构象问题,我们相信此研究内容不但会为许多具体多构象特性的分子提供大量的参考数据,同时也扩大了电子动量谱学的研究方向,具有重大的科研价值和应用意义。

4)气体放电等离子体数值模拟

低温等离子体已被广泛应用于材料加工,特别是微电子行业的薄膜的沉积与刻蚀。而产生低温等离子体的方法主要是气体放电。利用数值模拟方法研究低温气体放电等离子体的特性,包括气体放电机理、放电参数等。

5)磁流体不稳定性的数值模拟

在天体和实验室核聚变等离子体的研究中,磁流体不稳定性都是非常重要的现象。课题组应用有限差分方法,对磁流体不稳定性做了大量系统的研究,并分析等离子体压强、磁场等对磁流体不稳定性的影响。

 

 

 

 

 

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