王世民
- 作品数：4 被引量：8H指数：2
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- 增强型地热系统的多区域多物理场耦合三维数值模拟被引量：4
- 2019年
- 增强型地热系统(EGS)研究对发展地热发电具有重要意义。由于EGS通常涉及多区域多物理场耦合,且井内流动处于湍流状态,在EGS数值模拟中需要正确处理区域耦合、合理模拟井内湍流,并达到足够的计算精度和效率。基于多区域多物理场耦合三维有限元模型,系统研究EGS渗流与传热过程。计算结果表明:1)通过施加正确的连接条件能够实现在EGS不同区域之间的压力场、速度场和温度场的自然耦合;2)多种湍流模型模拟井内流动给出基本一致的压力变化,并且预测井内湍流压降约为层流压降的4倍,但比注水井与生产井之间的总压降小3个量级,因而井内湍流对EGS采热过程总体影响不显著;3)在EGS结构和物性垂向变化、储层中自然对流、井内湍流效应均可忽略的条件下,EGS以水平方向渗流和水平方向对流传热占主导,从而可采用两维模型近似模拟。
- 丁军锋王世民
- 关键词：地热能有限元模型
- 封闭地热系统水平井采热储层内渗流与传热的有限元模拟
- 2023年
- 地热能是储量巨大、分布广泛且供给稳定的清洁能源.地热发电对经济发展和环境保护都具有重要意义.然而,现有地热电站广泛采用的开放性采热模式易导致发电设备结垢与腐蚀、循环水流量不足与波动、自耗功率高等问题.采用传热工质与地热储层分离的封闭性采热模式,不但能根治上述问题,而且提升了选择传热工质和设计传热循环的灵活性.本研究采用有限元方法数值模拟水平井采热的封闭地热系统中自然对流强化储层内渗流与传热的动力学过程,系统分析了水平井温度、水平井位置、储层渗透率、水平井周围渗透率强化改造范围及储层厚度-宽度比等关键因素对采热热流和采热年限的影响,从而为适用于地热发电的大型封闭地热系统设计和工程实践提供理论指导和基础数据.模拟结果表明,在水平井周围半径10 m区域内进行渗透率强化改造就能够启动和强化自然对流,大幅提高未强化改造区域的地热开采;水平井从储层采热的先后次序由自然对流区域逐渐拓展控制,开发厚地热储层并将水平井设置在储层高处能够提高采热效率并延长采热年限;驱动自然对流的水平井-储层温差与采热热流不成正比但正相关;地热储层内存在的稳态背景自然对流对水平井采热有显著贡献.
- 张连平王世民
- 关键词：水平井自然对流有限元模拟
- 基于热点参考系的板块绝对运动模型被引量：4
- 2017年
- 本文在最新一代板块相对运动模型(MORVEL模型)的基础上,通过最小二乘反演观测热点方向数据建立板块绝对运动模型.经过对前人用于约束板块绝对运动模型的所有热点数据与MORVEL模型的一致性作系统的统计学检验,发现存在离群数据.相应地,提出两种系统剔除离群数据的新方法:逐一剔除法和全局搜索法.结合对总残差的卡方检验和对残差频率分布的正态检验,逐步筛选最优模型,最终得到一个基于热点参考系的板块绝对运动新模型(T87模型).该模型能够合理拟合全球分布的87个热点方向数据,而模型预测的板块绝对运动速率比观测热点火山的迁移速率系统偏小,最大偏差达到4 cm·a^(-1).这样的偏差可由观测热点速率的系统误差或地幔返回流造成的热点间运动解释.不论是哪种解释成立,本文结果表明热点方向数据能够独立、有效地定义全球热点参考系.这样定义的热点参考系可方便地应用于板块绝对运动、地幔对流及真极移的研究.
- 张琼王世民赵永红
- 关键词：最小二乘反演
- 板底剪切阻力约束下板块边界驱动力的识别与计算
- 板块动力学是地球动力学的一个重要研究课题。经典的板块构造理论将岩石圈板块在地球表面的运动看作刚体的定点转动。应用刚体转动动力学原理研究板块问题是一种基本的方法。与前人研究将板块运动角速度与所受力矩相比较不同,本文由岩石圈...
- 俞霄王世民
- 文献传递
