用晶格Boltzmann方法研究多孔介質(zhì)內(nèi)流體的復雜動力學特征.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、本文我們應用晶格Boltzmann方法對滲流學科的一些復雜前沿問題進行了初步的探索。我們的工作主要包括: 1.基于介觀層面,運用晶格Boltzmann方法結(jié)合相應滲流理論以及數(shù)字圖像重構(gòu)理論,建立了一套新的分析流動—反應耦合滲流問題的數(shù)值分析模型。模擬結(jié)果與解析解基本符合,數(shù)字圖像重構(gòu)技術(shù)反映的結(jié)果表明多孔介質(zhì)內(nèi)流體流動和反應之間可以發(fā)生強烈的耦合和反耦合現(xiàn)象,同時可以形成條帶結(jié)構(gòu)這一自組織現(xiàn)象。此外還從更加細微的角度用晶格Bo

2、ltzmann方法模擬了多孔介質(zhì)中兩種不同濃度流體反應擴散滲流運動的演化過程。 2.基于無損探測技術(shù)得到的數(shù)字圖像,結(jié)合晶格Boltzmann方法,建立起了一套實驗與理論相結(jié)合的研究低滲透滲流運動的數(shù)值模型。計算結(jié)果與實驗和其它理論分析符合較好。數(shù)值研究表明,低滲透介質(zhì)中,流體會與介質(zhì)固體骨架表面產(chǎn)生吸附作用。吸附層的產(chǎn)生降低了多孔介質(zhì)的滲透率。 3.研究多孔介質(zhì)內(nèi)流體的運動和傳熱問題對石油工業(yè),空調(diào)器械設(shè)計中有重要的意

3、義。我們運用晶格Boltzmann方法和修正的Brinkman-Forchheimer-Darcy方程結(jié)合熱傳導方程研究了多孔介質(zhì)內(nèi)對流換熱。 4.用晶格Boltzmann方法和修正的Brinkman-Forchheimer-Darcy方程結(jié)合相守恒方程提出了涉及熔融碳酸鹽燃料電池多孔電極內(nèi)電化學動力學,電流分布,以及相擴散等問題的數(shù)值方法。模擬得到的輸出電流密度與平均氣體擴散速度的關(guān)系幾乎與理論結(jié)果一樣。 在文章的最后

4、,我們對以往的研究工作給出了一個簡要回顧,并展望了今后的研究工作。 本文研究工作的創(chuàng)新與特色如下:1.構(gòu)筑了從晶格Boltzmann方程到修正的Brinkman-Forchheimer-Darcy方程和普通Darcy方程的橋梁。 2.運用晶格Boltzmann方法結(jié)合數(shù)字圖象重構(gòu)理論,合理地提出了修正的Brinkman-Forchheimer-Darcy方程直接聯(lián)立宏觀反應擴散方程研究流動—反應耦合滲流問題這一獨特數(shù)值分

5、析模型。 3.我們首次將Brinkman-Forchheimer-Darcy方程中的合力與低滲透運動中啟動壓力聯(lián)系起來,并成功地研究了幾個實際低滲透問題,數(shù)值結(jié)果對低滲透油田中的三次采油問題有指導意義。 4.對于多孔介質(zhì)內(nèi)自然對流換熱問題,用穩(wěn)定性判據(jù)Rayleigh數(shù)作為研究主體,構(gòu)思新穎,簡單易行。尤其是對變孔隙度多孔介質(zhì)內(nèi)對流換熱問題,我們得出了邊緣孔隙度的變化對問題本身起主導作用這一重要結(jié)論。 5.提出了

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