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《基于n-s方程多孔介質(zhì)微觀滲流數(shù)值模擬》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、摘要將N-S方程作為多孔介質(zhì)孔隙內(nèi)流體運(yùn)動的控制方程，將流體力學(xué)理論引入到微觀滲流研究中，通過數(shù)值模擬的方法研究了多孔介質(zhì)宏觀滲透率與微觀結(jié)構(gòu)的關(guān)系，通過處理砂巖CT掃描圖片建立了更趨于真實(shí)的砂巖孔隙結(jié)構(gòu)模型，模擬了其孔隙尺度滲流。主要研究結(jié)果如下：通過對由等徑方形和圓形顆粒組成的不同孔隙度的多孔介質(zhì)微觀滲流的多方案數(shù)值模擬發(fā)現(xiàn)：等徑的圓形顆粒或方形顆粒構(gòu)成的孔隙介質(zhì)宏觀滲透率與顆粒形態(tài)關(guān)系不大，粒徑和孔隙度是其主要決定因素，已有的Ergun公式在孔隙度大于0.7時誤差較大，本文提出了其修正公式。對不同孔隙度的雙重介質(zhì)微觀滲流進(jìn)行數(shù)值模擬，研究結(jié)果表明，
2、Kuwahara和Nakayama提出的雙重介質(zhì)滲透率計(jì)算公式在雙重介質(zhì)孔隙度不大于0.6時，能準(zhǔn)確地計(jì)算出其滲透率，但在孔隙度大于0.6時，該公式與實(shí)驗(yàn)值偏差較大，本文提出了其修正公式。通過對不同孔隙度的復(fù)合介質(zhì)微觀滲流數(shù)值模擬和理論分析，提出了復(fù)合介質(zhì)等效滲透率計(jì)算公式，該公式能很好地與數(shù)值實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相吻合。對不同喉道開度和孔隙體直徑的多孔介質(zhì)的微觀滲流進(jìn)行數(shù)值模擬，結(jié)果表明，在孔隙介質(zhì)中喉道是影響滲透率的主要因素，是流體運(yùn)動的主要通道，孔隙體主要起流體的儲集作用。通過對泡沫陶瓷微觀滲流數(shù)值模擬發(fā)現(xiàn)，配位數(shù)對泡沫陶瓷的滲II透性能有較大的影響。陶瓷缺陷
3、在垂直流動方向上對壓力場的影響范圍是陶瓷顆粒尺寸的一倍，在沿著流動方向上影響范圍是陶瓷顆粒尺寸的兩倍。通過處理介質(zhì)的CT掃描圖像建立了更趨于真實(shí)的多孔介質(zhì)孔隙結(jié)構(gòu)模型，應(yīng)用流體力學(xué)理論模擬其內(nèi)的流動，研究了微觀結(jié)構(gòu)對滲流影響的機(jī)理。以上研究成果為多孔材料的設(shè)計(jì)和滲流計(jì)算提供了理論依據(jù)，同時為研究微觀結(jié)構(gòu)對滲流的影響機(jī)理提供了方法，具有重要的應(yīng)用價值和理論意義。關(guān)鍵詞：N-S方程，多孔介質(zhì)，微觀滲流，滲透率，數(shù)值模擬IIIABSTRACTInthispaper,N-Sequationwasintroducedintothestudyofmicrocosmi
4、cseepage.Therelationshipofpermeabilityofpore-scaleporousmediaandmicrocosmicstructureandpermeability’scalculationofdual-mediaandmultiple-mediawereresearchedbynumericalsimulationbasedonfluidmechanicstheory.BytransactionofCTphototoconstructamoretruesandstonepore-scalestructuremodel,
5、flowinitwassimulated.Themainresultsareasfollowing:Theresultsofstudyonpermeabilityofporousmediacomposedbythesamegrainshowedthattheeffectofshapeofgrainwasinconsequential;graindiameterandporosityweredeterminationfactors.TheErgunequationwasinaccuracywhentheporositywasmorethan0.7.Amod
6、ifiedequationwaspresentedinthispaper.Theresultsofstudyonpermeabilityofdual-mediashowedthattheequationpresentedbyKuwaharaandNakayamwasinaccuracywhentheporositywasbiggerthan0.6.Amodifiedequationwaspresentedinthispaper.Anequationofpermeabilityofmultiple-mediawaspresentedbynumericale
7、xperimentsandtheoryanalysis,whichcanmatchtheexperimentdatawell.Theexperimentapprovedthatthroatswerethemainfactorsofeffectingpermeability,andtheywerethemainchannelsofflow,whileporespacewasmainlytoreservethefluid.IVThestudyonseepageofceramicsshowedthatcoordinationnumbercanaffectper
8、formanceofseepage.Therangeofinfluenceonp
