摘要
本文假设管道本身为欧拉—伯努利梁,管道内流体为一维弱压缩性流体。将输流管道划分成若干个梁单元和流体单元,每个梁节点一一对应一个流体节点,引入任意拉格朗日—欧拉(ALE)描述,将流体的运动描述为管道运动和流体相对运动的叠加。为了建立位移格式的流体方程,将管道截面处的流体速度的时间积分定义为流通量,取流体节点处的流通量和流通量梯度作为流体单元的广义坐标,进而得到一维弱压缩性流体的轴向应变和轴向应力,运用达朗贝尔拉格朗日原理,推导了一维弱压缩性流体的动力学方程及其对梁单元的反作用力。此外,结合钻井液的工程实际,分别建立了管壁摩擦、接头变径压力损失、出口射流压力损失等边界描述方程,同时也考虑了管壁弹性和气体混合对流体声速的影响修正,提出了以隐式BDF积分器求解一维弱压缩性流体耦合系统动力学方程的数值求解方法。