第2章水工流体力学问题的ANSYS模拟ANSYS软件具有专门针对流体的计算模块，可以模拟理想流体的流动、稳定和非稳定渗流。
本章主要介绍利用ANSYS进行简单的渗流分析和流体分析。
2.1 水工渗流场模拟需要指出的是，在ANSYS中并不存在专门的渗流分析模块，但由于渗流场与温度场的有限元计算公式相同，因此可以利用ANSYS中的热分析模块进行分析，只需相应参数对应采取即可。
鉴于问题的复杂性，这里仅用一个重力坝的例子进行分析。
2.1.1 数值模拟对象考虑混凝土大坝下水的渗流。
假定坝下土壤的渗流系数K约为每天15米，即K＝15m/天，试确定该土壤的渗流速度分布。
本问题为一个稳态渗流问题，可以利用ANSYS的稳态热传导进行分析。
2.1.2 有限元模型本问题中，考虑混凝土坝体不透水，渗流主要发生在坝基部分，因此，模型仅涉及坝基，具体建模过程如下：1．模型的定义启动ANSYS，设置好文件夹及文件名；2．设置分析类型点击Preferences，在弹出的对话框中选择Thermal，选择热分析，点击OK；随后进入前处理模块：Main Menu>PreProcessor；3．设置单元类型对于二维渗流（热）分析，采用Plane55单元。
Element Type>Add/Edit/Delete…，弹出对话框：4．定义材料参数稳态渗流分析中，主要设置材料的渗透系数（本问题中，坝基材料的渗透系数为K ＝15m/天，其对应热分析中的热传导系数）。
设置方法如下：Material Props>Material Models …，弹出对话框中：5．建立数学模型本问题中，通过创建关键点，再由关键点直接生成二维（坝基）面。
●在命令行中，分别输入关键点命令，生成关键点：K,1,0,0；K,2,5,0；K,3,9,0；K,4,16,0；K,5,16,4；K,6,16,5；K,7,9,5；K,8,9,4；K,9,5,4；K,10,5,5；K,11,0,5；K,12,0,4●连接关键点生成面Modelling>Creat>Areas>Arbitary>Throuth KPs…，弹出点选择对话框：8，9）、（3，4，5，8）、（8，5，6，7）、（12、9，10，11），生成其它四个面。
第一章渗流的基本概念和基本规律1、某井油层中部海拔-940m，油水界面海拔-1200m，地层原油密度0.85g /cm3，实测油层中部压力为9.9MPa(表压)，求折算到原始油水界面的折算压力。
解：标高z=1200-940=260m油的密度ρ=0.85g/cm3=850kg/m3Pr＝9.9×106+850×9.8×260＝12.07×106Pa＝12.07MPa则油层中部压力折算到原始油水界面的折算压力为12.07MPa。
2、某油田一口位于含油区的探井，实测油层中部原始地层压力为9MPa，油层中部海拔为-1000m；位于含水区的一口探井实测油层深部原始地层压力为1.17MPa，地层中部海拔为-1300m，原油密度0.85，地层水密度1，求该油田油水界面海拔。
解：开发初期可认为油藏各点折算压力相等。
油藏示意图如右图所示。
由，得将等已知数据代入，可得答：该油田油水界面海拔为1163m。
3、实验测定岩心渗透率，岩心半径为1cm，长度为5cm，用粘度为1的解：本题为达西定律的应用题，据达西定律可求解产量、压力、渗透率等参数。
由另可得岩心的渗透率为4、管状地层模型中通过的流量为12cm3/min，模型直径为2cm，实验液体粘度为9，。
解：渗流速度真实速度5、管状地层模型中通过的流量为12cm3/min，模型直径为2cm，实验液体粘度为9，。
解：雷诺数，所以该渗流没有破坏线性关系。
第二章油气渗流的数学模型1、渗流数学模型的一般结构是什么？用数学语言综合表达油气渗流过程中全部力学现象和物理化学现象的内在联系和运动规律的方程式（或方程组），称为“油气渗流的数学模型”。
一般结构是：(l)运动方程（所有数学模型必须包括的组成部分）。
(2)状态方程（在研究弹性可压缩的多孔介质或流体时需要包括）。
(3)质量守恒方程（又称连续性方程，它可以将描述渗流过程各个侧面的诸类方程综合联系起来，是数学模型必要的部分）。
第一章 油气渗流基本定律和渗流数学模型一、基本概念1、何谓多孔介质？在油气层中，分哪几类？2、什么叫渗流、渗流力学、油气层渗流研究对象是什么？3、现阶段油气渗流力学的研究特征是什么？4、什么叫含油边缘和计算含油边缘？5、何为开敞式和封闭式油藏？区别是什么？6、什么叫折算压力？怎样求地层中某一点折算压力？7、什么叫地层压力系数和压力梯度曲线？8、常见的驱油能量有哪些？有哪些最基本驱动方式？9、何为渗流速度？为什么要引入它？它与流体质点的真实速度的区别何在？ 10、什么叫线性渗流定律、其物理意义是什么？怎样确定其适用范围？ 11、岩石渗透率的物理意义和单位是什么？各种单位制之间有什么联系？ 12、何谓非线性渗流的指数式？其物理意义是什么？13、何谓非线性渗流的二项式？其物理意义是什么？它与指数式有何区别和联系？ 14、什么叫流压和静压？15、什么叫渗流数学模型？其一般构成是什么？16、建立渗流微分方程应从哪几个方面考虑？分几个步骤进行？17、简述分别用积分法和微分法推导单相流体稳定渗流微分方程的步骤？ 18、分别写出液体、气体和岩石的状态方程。
二、计算题1、有一未打开油层，如图：其中P A =18MPa,h=10m,原油重度γ=0.8，求P B =？2、四口油井的测压资料如下表，已知原油比重0.8，油水界面的海拔为-950m ，试分析在哪3为-1000m ，位于含水区的一口探井实测地层中部原始地层压力为11.7MPa ，油层中部海拔-1300m ，已知原油比重为0.85，地层水比重为1.0，求该油田油水界面的海拔深度。
4、已知一油藏中的两点，如图，h=10m,P A =9.35MPa, P B =9.5MPa,原油重率γ=0.85，问油的运移方向如何？BA h =10m5、已知一个边长为5cm 正方形截面岩心，长100cm ，倾斜放置，如图所示，入口端（上部）压力1P =0.2MPa ，出口端（下部）压力2P =0.1MPa ，h=50cm ，液体重率0.85，渗流段长度L=100cm ，液体粘度μ=2mPa.s ，岩石渗透率K=12m μ，求流量Q 为多少？6、在上题基础上如果将h 改为0，其结果又将如何？通过计算说明什么？（其它条件不变）7、某实验室测定园柱形岩芯渗透率，岩芯半径为1cm ，长度5cm ，在岩芯两端建立压差，使粘度为1mPa.s 的液体通过岩芯，在二分钟内测量出通过的液量为15cm 3，从水银压力计上知道两端的压差为157mmHg ，试计算岩芯的渗透率。
