華南理工大學駱冠勇獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉華南理工大學申請的專利一種三維有限元中模擬減壓井筒的高效井流單元應用方法獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN120409155B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-08-29發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202510920151.7,技術領域涉及:G06F30/23;該發明授權一種三維有限元中模擬減壓井筒的高效井流單元應用方法是由駱冠勇;馮永輝;潘泓;曹洪設計研發完成,并于2025-07-04向國家知識產權局提交的專利申請。
本一種三維有限元中模擬減壓井筒的高效井流單元應用方法在說明書摘要公布了:本發明具體公開了一種三維有限元中模擬減壓井筒的高效井流單元應用方法,涉及土木工程降水技術領域。該方法首先確定模型計算邊界及邊界條件、各土層滲透系數和減壓井所在位置及水頭等參數;其次建立三維模型劃分delaunay四面體單元網格,建模時將三維的減壓井簡化成一維井流單元;然后基于井流單元周邊四面體網格幾何性質和單元流量權重系數,令數值解與解析解流量相等,推導得到該井流單元導水矩陣;最后將井流單元導水矩陣并入總剛矩陣中,求解得到減壓井筒的高精度流量以及模型單元節點水頭。該方法大幅提高了計算效率和計算精度,并且在大網格尺寸模型中精度不變,大大縮短計算時間和減少計算資源的投入。
本發明授權一種三維有限元中模擬減壓井筒的高效井流單元應用方法在權利要求書中公布了:1.一種三維有限元中模擬減壓井筒的高效井流單元應用方法,其特征在于,將三維減壓井筒降維成一維井流單元,減少模型單元數量的同時保證流量計算結果精度不降,具體步驟如下: 步驟S1、確定模型基本參數,包括模型邊界位置和邊界條件,控制點位置及條件,減壓井排布位置,各土層及減壓井物理參數; 土層及減壓井物理參數包括各土層厚度、位置及滲透系數、減壓井半徑; 步驟S2、將模型基本參數讀入三維有限元滲流計算程序中進行建模,并對模型進行delaunay四面體單元劃分,得到總剛矩陣; 步驟S3、基于井流單元周邊四面體單元幾何性質和單元流量權重系數,令數值解與解析解流量相等,推導單個四面體單元的井筒水頭修正量與單元流量的關系顯式解; 推導單個四面體單元的井筒水頭修正量與單元流量的關系顯式解,公式如下: ; ; 其中,為井筒水頭修正量,為井周單元對于單段井線的流量,為單元流量權重系數,為過流面積,為井線兩節點之間的長度,、為中間變量; 步驟S4、考慮井線單元周圍所有四面體單元,根據單元流量權重系數和關系顯式解,得到井線單元水頭修正量和流量的計算關系; 井線單元水頭修正量和流量的計算關系如下: ; 其中,為井線單元水頭修正量,為井周單元節點數量,為井線單元所有井周單元未修正流量總和,為井周單元流向井線節點的流量; 為的線性函數,公式如下: ; 其中,為阻力系數; 步驟S5、根據阻力系數組成井流單元導水矩陣; 步驟S6、考慮井筒內管流的作用,將井流單元導水矩陣和管流作用矩陣并入總剛矩陣中; 步驟S7、求解最終矩陣,得到高精度的井流量及模型各節點水頭。
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