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高温高压模拟井筒流固耦合传热建模与数值求解
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TK12

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Modeling and Numerical Solution for Fluid-Solid Coupled Heat Transfer of High Temperature and Pressure Simulated Wellbore
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    摘要:

    模拟井筒加温系统是用于模拟井下高温高压环境,对射孔器材进行高温性能检测的一种实验装置。模拟井筒为耐高温高压的厚壁圆柱形封闭腔体,为研究加温过程中腔体内流体与厚壁腔体之间的动态耦合传热过程,根据模拟井筒加热物理模型,建立了模拟井筒耦合传热数学模型。应用有限差分法离散模拟井筒耦合传热数学模型,得出厚壁井筒和腔体内流体数学模型的离散格式。使用迭代法分别计算厚壁井筒与腔体内流体区域的传热过程,在厚壁井筒与流体的交界边界处应用热平衡法进行耦合传热计算,求解模拟井筒耦合传热温度场,腔体内流体区域采用投影法对数学模型进行求解。通过仿真计算与实验结果的对比,验证了建立的高温高压模拟井筒流固耦合传热模型的正确性。

    Abstract:

    TheSsimulatedSwellboreSheatingSsystemSisSanSexperimentalSdeviceSforSsimulatingStheShighStemperatureSandSpressureSenvironmentSinStheSundergroundSandSperformingShighStemperatureSperformanceStestingSonStheSperforatingSequipment.TheSsimulatedSshaftSisSaSthick-walledScylindricalSclosedScavitySwithShighStemperatureSandShighSpressureSresistanceSandStheSheatingSprocessSofSitSisSaSdynamicScouplingSheatStransferSprocessSbetweenStheSfluidSinStheScavitySandStheSthick-walledScavity.SAccordingStoStheSphysicalSmodelSofSsimulatedSshaftSheating,SaSmathematicalSmodelSofSsimulatedSshaftScouplingSheatStransferSisSestablished.STheSfiniteSdifferenceSmethodSisSusedStoSdiscreteStheSmathematicalSmodelSofSsimulatedSshaftSheatStransfer,SandSitSobtainsStheSdiscreteSformatSofSmathematicalSmodelSofStheSthick-walledScavitySandStheSfluidSinStheScavity.STheSiterativeSmethodSisSusedStoScalculateStheSheatStransferSprocessSbetweenStheSthickSwallSofStheSwellboreSandStheSfluidSregionSinStheScavity.SCouplingSheatStransferScalculationsSatStheSboundarySbetweenStheSthickSwallSandStheSfluidSbySapplicationSofSheatSbalanceSmethodSareSusedStoSsolveStheSsimulatedSshaftScoupledSheatStransferStemperatureSfield.STheSmathematicalSmodelSofStheSfluidSregionSinStheScavitySisSsolvedSbySprojectionSmethod.STheScorrectnessSofStheSfluid-solidScoupledSheatStransferSmodelSofShighStemperatureSandShighSpressureSsimulatedSwellboreSisSverifiedSbyStheScomparisonSbetweenSsimulationScalculationSandSexperimentalSresults.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

侯永强,贾光政,李鸿霏,等. 高温高压模拟井筒流固耦合传热建模与数值求解[J]. 科学技术与工程, 2020, 20(33): 13680-13687.
HOU Yong-qiang, JIA Guang-zheng, LI Hong-fei, et al. Modeling and Numerical Solution for Fluid-Solid Coupled Heat Transfer of High Temperature and Pressure Simulated Wellbore[J]. Science Technology and Engineering,2020,20(33):13680-13687.

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  • 收稿日期:2020-02-21
  • 最后修改日期:2020-09-16
  • 录用日期:2020-04-14
  • 在线发布日期: 2020-12-18
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