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本课题首先简要介绍了分数阶算子的定义,并将其引入热传导方程模型,分别对空间项和时间项的导数进行分数阶处理,建立了时间-空间分数阶导数的流动模型,将建立的模型进行网格差分,写出模型的隐式差分格式,并且证明算法的收敛性、稳定性;结合实例,编程求出模型的数值解,绘制温度场的曲线图,分析了分数阶导数在空间和时间上对温度场的影响。结果表明温度场对分数阶导数的阶数具有较强的敏感性。
论文又将分数阶算子应用到分形油藏中,考虑边界和初值条件,分别建立了时间分数阶流动模型的隐式和显式差分格式,证明两种算法的稳定性和收敛性,并利用有限差分方法得到了数值解;同时也建立了时间-空间分数阶流动模型的隐式差分格式,讨论稳定性和收敛性,并且编程得到数值解。在上述三种模型中,分别对无穷大地层定产量和有界地层定产量生产的情况进行了讨论。针对取值不同的时间和空间分数阶导数绘出典型压力曲线图,分析压力动态特征,讨论了时间分数阶α、空间分数阶γ和谱维数ds变化时的压力变化规律,这些结果可为分形油藏开发提供理论依据。