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基于孔隙结构的页岩渗透率计算方法 被引量:36
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作者 孙海 姚军 +4 位作者 张磊 王晨晨 孙致学 闫永平 庞鹏 《中国石油大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第2期92-98,共7页
采用修正表观渗透率的达西定律可描述气体在致密页岩中的运移机制。表观渗透率可用固有渗透率和孔隙度表示,而常规的试验方法无法准确测量页岩气藏的固有渗透率和孔隙度。提出一种基于孔隙结构图像的页岩固有渗透率、孔隙度和表观渗透... 采用修正表观渗透率的达西定律可描述气体在致密页岩中的运移机制。表观渗透率可用固有渗透率和孔隙度表示,而常规的试验方法无法准确测量页岩气藏的固有渗透率和孔隙度。提出一种基于孔隙结构图像的页岩固有渗透率、孔隙度和表观渗透率计算方法,首先基于X射线衍射和扫描电镜分析页岩岩心的矿物组成和孔隙结构,采用马尔科夫链蒙特卡洛方法构建页岩三维数字岩心,并应用格子Boltzmann方法计算数字岩心的孔隙度和固有渗透率,得到固有渗透率和孔隙度的关系式并计算页岩的表观渗透率。结果表明:页岩中孔隙主要为纳米级孔隙和微米级孔隙;努森数小于0.01时表观渗透率等于固有渗透率,此时达西定律仍然适用;努森数大于0.01时,数值越大,表观渗透率系数越大,此时达西定律不再适用;固有渗透率越小,压力越小,表观渗透率系数越大。 展开更多
关键词 数字岩心 页岩气 格子boltzmann方法 马尔科夫链蒙特卡洛方法 渗透率
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基于格子Boltzmann方法的页岩气微观流动模拟 被引量:34
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作者 姚军 赵建林 +4 位作者 张敏 张磊 杨永飞 孙致学 孙海 《石油学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第10期1280-1289,共10页
页岩中的主要孔隙类型是纳米孔隙,气体在纳米孔隙中的流动不同于在常规孔隙中的流动,其存在微尺度效应,因此基于连续介质假设的达西方程不再适用。由于页岩气藏一般处于高压环境,气体比较稠密,理想气体状态方程也不再适用。而格子Boltzm... 页岩中的主要孔隙类型是纳米孔隙,气体在纳米孔隙中的流动不同于在常规孔隙中的流动,其存在微尺度效应,因此基于连续介质假设的达西方程不再适用。由于页岩气藏一般处于高压环境,气体比较稠密,理想气体状态方程也不再适用。而格子Boltzmann方法是一种介观流动模拟方法,其不基于连续介质假设,适用于从滑移区到过渡区的气体流动模拟,并且能够考虑气体稠密性和非理想气体状态方程的影响。基于考虑努森层影响和微尺度效应的非理想气体格子Boltzmann方法,结合镜面反射格式与反弹格式组合的滑移边界条件,采用二维平板模型,研究了孔隙尺寸、压力和温度等因素对微尺度效应的影响,并对影响机理进行了分析。结果表明:努森数是微尺度气体流动的控制参数;在滑移区和自由分子流区,各因素对微尺度效应的影响较小,而在过渡区,各因素对微尺度效应的影响较大;通过表观渗透率与固有渗透率比值随努森数的变化关系,并与常用的页岩气藏表观渗透率计算模型进行对比,验证了目前常用页岩气藏表观渗透率计算模型的准确性。 展开更多
关键词 格子boltzmann方法 页岩气 纳米孔隙 微尺度效应 非理想气体
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页岩压裂中压裂液返排率低的孔隙尺度模拟与解释 被引量:34
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作者 张磊 康钦军 +2 位作者 姚军 高莹 孙海 《科学通报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第32期3197-3203,共7页
针对页岩压裂过程中,压裂液返排效率普遍很低的现象,基于高分辨率页岩岩样SEM(scanning electron microscope)电子显微镜扫描图像,利用马尔科夫链蒙特卡罗(Markov Chain Monte Carlo)方法重构得到页岩的三维数字岩心,采用具有高密度比... 针对页岩压裂过程中,压裂液返排效率普遍很低的现象,基于高分辨率页岩岩样SEM(scanning electron microscope)电子显微镜扫描图像,利用马尔科夫链蒙特卡罗(Markov Chain Monte Carlo)方法重构得到页岩的三维数字岩心,采用具有高密度比的格子Boltzmann模型,从孔隙尺度来模拟页岩中气水两相驱替过程.首先通过计算表面张力和相对渗透率来验证模型的准确性,然后模拟页岩数字岩心中的油水两相流动,页岩中首先饱和水(气)相,然后从一端注入气(水)相,模拟终止条件为驱替相在出口端发生突破,气水运动黏度比和密度比分别设置为10:1和1:1000.水驱气过程中发生突破时,水相的饱和度为70%,而气驱水过程中发生突破时,气相的饱和度只有4.5%,给出了三维数字岩心中驱替相分布,在气驱水的过程中发生突破时,大部分水被滞留在页岩孔隙中,从而解释了页岩水力压裂中,压裂液返排效率低于10%的现象. 展开更多
关键词 页岩 孔隙尺度 格子boltzmann方法 数字岩心 水力压裂
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格子Boltzmann方法的工程热物理应用 被引量:31
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作者 何雅玲 李庆 +1 位作者 王勇 唐桂华 《科学通报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第18期2638-2656,共19页
格子Boltzmann方法在过去的20年里已经发展成为一种有效的数值模拟方法,它是介于微观分子动力学方法和基于连续介质假设的宏观方法之间的一种介观方法.该方法与传统的流体模拟方法不同,它基于分子动理论,通过跟踪粒子分布函数的输运而... 格子Boltzmann方法在过去的20年里已经发展成为一种有效的数值模拟方法,它是介于微观分子动力学方法和基于连续介质假设的宏观方法之间的一种介观方法.该方法与传统的流体模拟方法不同,它基于分子动理论,通过跟踪粒子分布函数的输运而后对分布函数求矩来获得宏观平均特性.基于本课题成员的一些工作,本文对格子Boltzmann方法在工程热物理领域中研究进展做了简要回顾,包括:(1)格子Boltzmann方法的发展简介;(2)沿着Boltzmann方程——Maxwell分布——Boltzmann-BGK方程——格子Boltzmann-BGK方程这一主线对格子Boltzmann方法的基础理论和基本模型做了简要介绍;(3)在格子Boltzmann方法的模型发展方面,介绍了用于理想气体可压缩流动与传热的耦合双分布函数模型和用于非平衡态气体流动模拟的格子Boltzmann模型.在格子Boltzmann方法的边界处理方面,介绍了反弹与镜面漫反射格式及质量修正格式.在格子Boltzmann方法的计算格式方面,介绍了显式-隐式有限差分格式,该格式能够有效地提高计算效率;(4)在格子Boltzmann方法的应用方面,着重对其在交变流动、可压缩流动、多孔介质流动、微尺度气体流动及热声中的应用做了详细介绍;最后指出了格子Boltzmann方法在工程热物理领域中需要进一步研究的内容. 展开更多
关键词 格子boltzmann方法 数值模拟 工程热物理
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数字岩心建模及其准确性评价 被引量:31
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作者 赵秀才 姚军 《西安石油大学学报(自然科学版)》 CAS 2007年第2期16-20,共5页
介绍了模拟退火算法构建数字岩心的方法,指出了该方法建模时存在的问题,并对算法进行了改进;引入格子Boltzmann方法,并用其对所建岩心的传导性进行了评价.研究表明:模拟退火算法所建数字岩心具有良好的各向同性,但因其渗透性过低而与真... 介绍了模拟退火算法构建数字岩心的方法,指出了该方法建模时存在的问题,并对算法进行了改进;引入格子Boltzmann方法,并用其对所建岩心的传导性进行了评价.研究表明:模拟退火算法所建数字岩心具有良好的各向同性,但因其渗透性过低而与真实岩心差异较大;通过在退火过程中适时清除孤立的岩石颗粒可进一步降低系统能量、优化孔隙空间、加快退火速度,最终建立的岩心具有良好的各向同性、孔隙连通性和渗透性;格子Boltzmann方法计算数字岩心的渗透率简便易行、结果准确,可对岩心是否各向同性和渗透性的好坏给出合理评判,因而可作为数字岩心建模准确性评价的重要标准. 展开更多
关键词 数字岩心 模拟退火算法 格子boltzmann方法 岩心传导性
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利用格子Boltzmann方法计算页岩渗透率 被引量:25
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作者 张磊 姚军 +1 位作者 孙海 孙致学 《中国石油大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第1期87-91,共5页
针对页岩中孔隙主要分布在纳米尺度的特点,建立Knudsen数修正固体边界并考虑镜面反弹的格子Boltzmann模型。利用二维平板模型,考察Knudsen数对渗透率的影响,得出在一定误差条件下,须考虑Knudsen数修正的最大孔隙宽度。由页岩的SEM扫描... 针对页岩中孔隙主要分布在纳米尺度的特点,建立Knudsen数修正固体边界并考虑镜面反弹的格子Boltzmann模型。利用二维平板模型,考察Knudsen数对渗透率的影响,得出在一定误差条件下,须考虑Knudsen数修正的最大孔隙宽度。由页岩的SEM扫描图像重构得到三维数字岩心,利用新模型进行模拟流动,并计算得到绝对渗透率。结果表明:利用Knudsen数修正后,通道中间部分流体速度增大,固体边界处速度变小;压力不变,随着孔隙直径变小,Knudsen数增大,渗透率变小。 展开更多
关键词 格子boltzmann方法 页岩 Knudsen数 数字岩心
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格子Boltzmann方法中的边界条件 被引量:19
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作者 聂德明 林建忠 《计算物理》 CSCD 北大核心 2004年第1期21-26,共6页
 比较并讨论了几种格子Boltzmann方法(LBM)中的边界条件处理方法,对标准的壁面全反弹方法进行了改进,提高了壁面反弹方法的精度.通过采用d2q9模型对Poiseuille流和非定常Couette流进行数值模拟,获得了与分析解比较吻合的结果.针对不同...  比较并讨论了几种格子Boltzmann方法(LBM)中的边界条件处理方法,对标准的壁面全反弹方法进行了改进,提高了壁面反弹方法的精度.通过采用d2q9模型对Poiseuille流和非定常Couette流进行数值模拟,获得了与分析解比较吻合的结果.针对不同的松弛时间τ和Re数,还给出了采取不同边界条件处理时的收敛精度,验证了小Re数时,LBM可以完全模拟N S方程,由计算发现松弛时间τ接近1时的精度最高,τ较大时,误差较大. 展开更多
关键词 格子boltzmann方法 边界条件 壁面反弹 数值计算 松弛时间 流体力学 平衡分布函数 法向反弹 POISEUILLE流
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用格子Boltzmann方法模拟MKDV方程 被引量:20
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作者 李华兵 黄乒花 +1 位作者 刘慕仁 孔令江 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2001年第5期837-840,共4页
用精确到 0 (ε4)的 5速格子Boltzmann模型模拟MKDV方程 :ut+6u2 ux+uxxx=0 ,并与MKDV方程的孤子解比较 ,二者精确吻合 .
关键词 格子boltzmann方法 MKDV方程 孤子解 数值模拟 非线性偏微分方程 非线性物理学
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3D多孔介质渗透率的格子Boltzmann模拟 被引量:19
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作者 朱益华 陶果 +1 位作者 方伟 徐孝日 《测井技术》 CAS CSCD 2008年第1期25-28,共4页
多孔介质结构的复杂性使其内部的流动非常复杂,通常不加简化就难以求解。格子Boltzmann方法以其无需简化就能处理复杂孔隙结构的优势,成为研究多孔介质流动的一种有效的数值计算方法。从现场采集的彩色铸体剖面图中提取孔隙信息重构了... 多孔介质结构的复杂性使其内部的流动非常复杂,通常不加简化就难以求解。格子Boltzmann方法以其无需简化就能处理复杂孔隙结构的优势,成为研究多孔介质流动的一种有效的数值计算方法。从现场采集的彩色铸体剖面图中提取孔隙信息重构了一种接近真实岩石的3D孔隙介质数字岩心。在此基础上,使用格子Boltzmann方法进一步得到能准确求解多孔介质中流动问题的Navier-Stokes方程,用以研究孔隙岩石的渗流特性。该方法对简单模型渗透率的模拟结果与相应的解析解或实验测量结果吻合良好,对某油田6个样品的模拟结果与实验结果的误差不大,说明格子Boltzmann方法可以用来计算实际问题的渗透率。 展开更多
关键词 石油测井 多孔介质 渗透率 格子boltzmann方法 数字岩心
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粒径及级配特性对土体渗透系数影响的细观模拟 被引量:22
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作者 刘一飞 郑东生 +2 位作者 杨兵 祝兵 孙明祥 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期403-412,共10页
渗透系数是体现土体渗透特性的主要参数。已有关于粒径及级配特性对土体渗透系数影响的研究主要采用试验研究方法,在试验研究中各个变量相互影响,很难完全独立改变某一参数,从而造成已有研究结论差异较大。在其他参数不变条件下数值模... 渗透系数是体现土体渗透特性的主要参数。已有关于粒径及级配特性对土体渗透系数影响的研究主要采用试验研究方法,在试验研究中各个变量相互影响,很难完全独立改变某一参数,从而造成已有研究结论差异较大。在其他参数不变条件下数值模拟基本可以独立改变某一参量,弥补试验研究方法的不足。采用离散元数值模拟方法,通过调节控制粒径的方式,随机生成不同粒径、不同孔隙率、不同级配的土体多孔介质。利用格子Boltzmann方法从细观孔隙流体尺度模拟了土中的渗流。研究结果表明,格子Boltzmann方法可以准确有效地模拟土中的渗流;在渗流过程中存在主通道现象和大粒径效应;计算结果与Kozeny-Carman(简称K-C)公式完全一致,且证明K-C公式适用于不同级配的土体;渗透系数随不均匀系数和曲率系数的增大而增大;给出了一个包含级配参数的渗透系数计算公式,该公式与K-C公式基本等价,但所含参数是工程中较易测量的,对实际工程有一定的参考意义。 展开更多
关键词 格子boltzmann方法 渗透系数 粒径 级配 土体
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致密多孔介质中气体渗流的格子Boltzmann模拟 被引量:21
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作者 王华龙 柴振华 郭照立 《计算物理》 EI CSCD 北大核心 2009年第3期389-395,共7页
为了能用格子Boltzmann方法来正确地刻画致密多孔介质中微尺度流动问题,对单通道模型进行推广,并将其应用于孔隙群里气体渗流的数值模拟.通过对部分具有代表性的多孔介质中的实际流动问题进行模拟,研究渗透率与平均压力和Knudsen数之间... 为了能用格子Boltzmann方法来正确地刻画致密多孔介质中微尺度流动问题,对单通道模型进行推广,并将其应用于孔隙群里气体渗流的数值模拟.通过对部分具有代表性的多孔介质中的实际流动问题进行模拟,研究渗透率与平均压力和Knudsen数之间的相互关系.基于理论分析及相关文献中的试验结果,验证模拟结果,为用格子Boltzmann方法深入研究气体渗流问题奠定基础. 展开更多
关键词 滑脱效应 多孔介质 格子boltzmann方法
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页岩储集层微观渗流的微尺度效应 被引量:22
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作者 宁正福 王波 +3 位作者 杨峰 曾彦 陈进娥 张廉 《石油勘探与开发》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2014年第4期445-452,共8页
页岩有机质中存在大量纳米孔隙,气体在纳米孔隙中的流动存在微尺度效应,宏观流体流动规律难以准确描述其流动行为。考虑气体分子在有机质孔隙中的滑脱效应、扩散和吸附解吸作用,用格子Boltzmann方法模拟气体在有机质纳米孔道中的流动。... 页岩有机质中存在大量纳米孔隙,气体在纳米孔隙中的流动存在微尺度效应,宏观流体流动规律难以准确描述其流动行为。考虑气体分子在有机质孔隙中的滑脱效应、扩散和吸附解吸作用,用格子Boltzmann方法模拟气体在有机质纳米孔道中的流动。结果表明:气体在有机质纳米孔道中存在压缩效应,压缩效应导致压力沿纳米孔道呈非线性分布,且孔道两端的压差越大,非线性程度越大。随着Knudsen数增大,稀薄效应增强,减弱了由压缩效应引起的非线性程度。气体在纳米孔道中的边界滑移速度随着进出口压力比和Knudsen数的增大而增大,并且在垂直于孔道方向上的速度不为零,加剧了孔道中气体分子与边界分子的动能交换。滑移效应和吸附解吸效应均对气体在页岩有机质孔道中的质量流量有重要影响。 展开更多
关键词 有机质 纳米孔隙 格子boltzmann方法 微尺度效应 边界滑移速度
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岩体裂隙面粗糙度对其渗流特性的影响研究 被引量:21
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作者 王志良 申林方 +1 位作者 徐则民 李邵军 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第7期1262-1268,共7页
为了研究岩体裂隙面的粗糙程度与渗流机制间的相互关系,将裂隙沿长度方向均匀分割成若干段,通过设置每一段末端的随机高度,生成两侧对称的粗糙裂隙面。基于格子Boltzmann方法,采用不可压缩流体的D2G9模型,验证了经典的Poiseuille流,计... 为了研究岩体裂隙面的粗糙程度与渗流机制间的相互关系,将裂隙沿长度方向均匀分割成若干段,通过设置每一段末端的随机高度,生成两侧对称的粗糙裂隙面。基于格子Boltzmann方法,采用不可压缩流体的D2G9模型,验证了经典的Poiseuille流,计算了不同相对粗糙度岩体裂隙的渗流特性,讨论了裂隙面粗糙度对渗流流态的影响。研究结果表明:裂隙结构壁面对流体的阻碍作用,使得流体在壁面附近的流动产生急剧调整,同时随着裂隙相对粗糙度的增加,在裂隙隙宽急剧变化的部位,局部伴随着旋涡的形成,导致流体内部摩擦阻力作用增大。在单位时间截面渗流流量及每一段平均隙宽相等的条件下,将本数值解与多平行板理论解进行了对比,对于相对粗糙度δ=0.01674的裂隙方案,由于多平行板理论解忽略了粗糙裂隙隙宽变化而引起的局部压降,其裂隙中线处压降产生的最大误差达到15.2%。当相对粗糙度较小时,裂隙中线处的压力与光滑平板流相类似,近似呈线性变化。随着裂隙相对粗糙度增大,压力变化偏离直线方向,且在断面由窄突然变宽的部位,压力变化偏离线性尤为显著。 展开更多
关键词 岩体裂隙 渗流特性 粗糙度 数值模拟 格子boltzmann方法
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基于数字岩心技术的气体解析/扩散格子Boltzmann模拟 被引量:20
14
作者 张磊 姚军 +3 位作者 孙海 孙致学 高莹 赵建林 《石油学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期361-365,共5页
在页岩气和煤层气等非常规储层中普遍存在着气体解析/扩散现象,为了描述微观尺度下的流动模拟,通过在格子Boltzmann方法的演化方程中添加源汇项,模拟了多孔介质中的解析/扩散现象。并以Langmuir等温吸附定律为例进行模拟,模型计算结果... 在页岩气和煤层气等非常规储层中普遍存在着气体解析/扩散现象,为了描述微观尺度下的流动模拟,通过在格子Boltzmann方法的演化方程中添加源汇项,模拟了多孔介质中的解析/扩散现象。并以Langmuir等温吸附定律为例进行模拟,模型计算结果与宏观扩散方程的有限差分结果基本一致,但有限差分方法对时间步长要求较高,计算量比格子Boltzmann方法大,格子Boltzmann方法在迭代次数上具有明显的优势。最后基于CT扫描的二维数字岩心,模拟了气体在复杂结构多孔介质中气体解析/扩散过程。这种处理方式避免了复杂的边界条件,计算量不会明显增加,并可以用来模拟具有复杂孔隙结构的真实岩心中的解析/扩散现象,同时可以根据不同储层中气体满足的解析/吸附规律来配置源汇项。 展开更多
关键词 数字岩心 解析/吸附 扩散 格子boltzmann方法 源汇项
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双扩散自然对流的格子Boltzmann模拟 被引量:15
15
作者 郭照立 李青 郑楚光 《计算物理》 CSCD 北大核心 2002年第6期483-487,共5页
建立了一个模拟双扩散自然对流系统的格子Boltzmann模型 ,用此模型对受温度和浓度梯度驱动的方腔流动进行了模拟 ,研究了浓度Rayleigh数对传热传质的影响 ,并与其它文献的结果进行了比较 .
关键词 双扩散自然对流 格子boltzmann方法 传热 传质 浓度Rayleigh数 数值模拟 计算流体力学 模型
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润湿性梯度驱动液滴运动的格子Boltzmann模拟 被引量:17
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作者 石自媛 胡国辉 周哲玮 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2010年第4期2595-2600,共6页
运用考虑了固体与液体间分子作用力的格子Boltzmann方法,数值研究了由于固液界面上表面张力梯度引起的Marangoni效应驱动的液滴运动.当表面张力梯度较小时,计算结果和前人的理论预测符合较好.而表面张力梯度较大时,由于液滴不变形和准... 运用考虑了固体与液体间分子作用力的格子Boltzmann方法,数值研究了由于固液界面上表面张力梯度引起的Marangoni效应驱动的液滴运动.当表面张力梯度较小时,计算结果和前人的理论预测符合较好.而表面张力梯度较大时,由于液滴不变形和准平衡态等假设不再满足,理论预测的液滴运动速度高于数值模拟的结果.计算结果显示,在向亲水端运动过程中液滴内部出现旋涡结构,当润湿性梯度较大时,其前进速度和接触角随时间变化出现振荡. 展开更多
关键词 润湿性 格子boltzmann方法 MARANGONI效应 液滴
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基于土体细观结构重构技术的渗流场数值模拟 被引量:17
17
作者 申林方 王志良 李邵军 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第11期3307-3314,共8页
真实土体的细观结构由许多个大小不一的土颗粒团组成,传统四参数随机生长法(QSGS)构建的土体结构土颗粒团比较均匀,与实际情况存在较大的差异。为弥补这一缺陷,考虑土体孔隙率及自相关函数的影响,对传统的四参数随机生长法进行改进,实... 真实土体的细观结构由许多个大小不一的土颗粒团组成,传统四参数随机生长法(QSGS)构建的土体结构土颗粒团比较均匀,与实际情况存在较大的差异。为弥补这一缺陷,考虑土体孔隙率及自相关函数的影响,对传统的四参数随机生长法进行改进,实现了更接近于真实土体的细观结构重构。在此基础上基于格子Boltzmann方法,采用D2Q9模型,通过设置模型入口、出口边界为非平衡态外推格式,左右边界及土颗粒边界为标准反弹格式的边界条件,建立了模拟重构土体细观渗流场的二维模型。同时,针对一算例编制了相应的计算程序,研究了恒定流速入渗情况下重构土体的细观渗流场。研究表明:土体的渗流方向优先选择连通性较好孔隙所形成的通道,流速受控于通道整体连通性的优劣。整体贯通型的通道流动速度较快,部分连通的孔隙中其流动速度相对较慢。即使局部孔隙空间较大,其渗流速度仍取决于是否位于贯通型通道上。 展开更多
关键词 四参数随机生长法 土体细观结构 格子boltzmann方法 渗流场 数值模拟
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煤微观结构三维表征及其孔-渗时空演化模式数值分析 被引量:17
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作者 金毅 宋慧波 +2 位作者 潘结南 郑军领 祝一搏 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第A01期2632-2641,共10页
探讨煤岩微观孔隙结构统计意义上的等效构建方法,并于孔隙尺度下模拟流体运移行为的时空演化过程。首先,结合煤岩孔隙结构的各向异性及非线性特征,采用修正的四参数随机生长(QSGS)算法构建煤岩多孔介质模型。随后,采用格子Boltzmann方法... 探讨煤岩微观孔隙结构统计意义上的等效构建方法,并于孔隙尺度下模拟流体运移行为的时空演化过程。首先,结合煤岩孔隙结构的各向异性及非线性特征,采用修正的四参数随机生长(QSGS)算法构建煤岩多孔介质模型。随后,采用格子Boltzmann方法(LBM)模拟孔隙中气体单相流的运移过程,并基于数值试验结果,分析煤岩介质中影响渗透率的主要因素及流体运移达到平衡态前的演化模式。分析结果表明:(1)多孔介质的渗透性能受控于少量、连通性好的大孔所形成的通道,而小孔及微孔中气体的行为基本属于浓度扩散过程;(2)孔隙属性空间变异条件相同情况下,孔隙度同渗透率之间满足乘幂关系,但幂率系数随孔隙属性变异因子的降低而增加;(3)渗透率随时间呈减少趋势,自运移开始达到动态平衡的耗时量同孔隙度之间是一种负相关的幂率关系。 展开更多
关键词 采矿工程 煤岩 孔-渗关系 多孔介质 QSGS 格子boltzmann方法
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CA-LBM模型模拟自然对流作用下的枝晶生长 被引量:15
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作者 杨朝蓉 孙东科 +2 位作者 潘诗琰 戴挺 朱鸣芳 《金属学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2009年第1期43-50,共8页
建立了一个基于二维的元胞自动机-格子Boltzmann方法(cellular automaton-lattice Boltzmann method,CA-LBM)的耦合模型,对自然对流作用下枝晶的生长行为进行模拟研究.本模型采用CA方法模拟枝晶的生长,采用LBM对自然对流及由对流和扩散... 建立了一个基于二维的元胞自动机-格子Boltzmann方法(cellular automaton-lattice Boltzmann method,CA-LBM)的耦合模型,对自然对流作用下枝晶的生长行为进行模拟研究.本模型采用CA方法模拟枝晶的生长,采用LBM对自然对流及由对流和扩散控制的溶质和热传输进行数值计算.通过计算方腔自然对流问题对模拟自然对流、溶质和热传输的LB模型进行了验证.应用所建立的CA-LBM耦合模型模拟研究了合金中单枝晶和多枝晶在自然对流作用下的生长规律,并将单枝晶上游尖端的稳态生长模拟数据与解析模型的预测结果进行了比较.结果表明,模拟结果与理论预测值吻合良好,自然对流会对枝晶的生长产生重要影响. 展开更多
关键词 枝晶生长 自然对流 元胞自动机 格子boltzmann方法 数值模拟
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不同JRC粗糙单裂隙的渗流机理数值模拟研究 被引量:16
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作者 张戈 田园 李英骏 《中国科学:物理学、力学、天文学》 CSCD 北大核心 2019年第1期26-35,共10页
岩体裂隙的渗流理论具有广泛的应用价值,其中裂隙的表面粗糙和结构迂曲特征是影响渗流的重要因素.因此,在构建的粗糙单裂隙模型基础上开展了关于裂隙粗糙特性和迂曲特性对渗流影响的机理性研究.自行编写了基于格子Boltzmann方法用于模... 岩体裂隙的渗流理论具有广泛的应用价值,其中裂隙的表面粗糙和结构迂曲特征是影响渗流的重要因素.因此,在构建的粗糙单裂隙模型基础上开展了关于裂隙粗糙特性和迂曲特性对渗流影响的机理性研究.自行编写了基于格子Boltzmann方法用于模拟裂隙内流动的计算程序并进行了验证.利用该程序对具有不同JRC值和开度的单裂隙进行数值模拟.将模拟结果与考虑迂曲度修正的渗流立方定律(LCL)结果比较,发现迂曲修正的立方定律预测流量具有一定偏差.分析认为在粗糙单裂隙中,迂曲和粗糙两种因素同时对渗流作用,并且相互耦合,随着裂隙开度不同而相互转化,因此需要同时考虑迂曲和粗糙作用,使用两者对单裂隙渗流立方定律修正.结果认为含迂曲和粗糙双重作用的模型在预测粗糙单裂隙渗流特征时能获得相对更准确的结果,具有一定的工程应用价值. 展开更多
关键词 渗流 单裂隙 节理粗糙系数 迂曲度 格子boltzmann方法
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