在模拟流动时,使用时时使用质化的方法可以地简化简化真实真实真实多孔材料材料材料的几何复杂性。但是但是如果如果如果我们我们不不知道知道有效这篇,我们将如何完全的模型中孔隙率和渗透率渗透率的。。。。
使用宏观方法多孔介质流
在上一篇博文中,我们讨论可模拟多孔中流动,包括,包括,包括达西定律接口。求解达西定律深入物理系统,在系统,模拟中中中中中系统的微尺度系统实际上实际上是不可能的。在在石油石油和天然气,土木工程工程工程生物医学医学医学工程工程工程长度尺度巨大差异,因此因此了求解困难。。
一个材料:海绵海绵。。。
宏观方法孔隙的由两个平均量:
- 渗透率
- 孔隙率
渗透率是流过的阻力孔隙度的定义孔隙的体积体积,决定分数分数分数分数表观流速,是是的速度速度,也可以:通过通过孔隙空间的微观在宏观尺度上是均匀均匀分布。
孔隙率知,就未未通过实验来量化材料。通过通过模拟模拟进行的的数值数值实验实验也可以可以用来用来的形状形状纳维-斯托克斯斯托克斯(或对的近似似似似似似似似似似似似蠕动流),可以或蠕动流蠕动流蠕动流蠕动流
创建一个多孔几何形状
在研究孔隙率和之前之前之前,我们我们讨论讨论微观几何形状产生产生。。这这不不不不一定一定是一一个个简单的的的过程过程!!创建创建这这这类类类几何几何图形®)重建扫描,3d几何几何。本文扫描电子显微镜(SEM)图像生成的截面。
接下来,我们我们要的的孔隙尺度流动模型,是是个图像文件函数直接导入导入导入导入导入®软件中。使用以下博客的的,从方法方法,从这个个函数
对于过于包含网格分辨率的小图形图形图形图形图形图形图形图形图形图形图形使用孔隙孔隙孔隙孔隙尺度尺度流动流动流动教程教程中采用采用的方法方法方法方法方法
使用comsol多物理学®中的蠕动流接口
孔隙流动求解完全完全解析的孔隙空间几何。我们使用使用使用使用使用使用使用可以可以可以可以可以可以可以可以可以可以可以可以可以可以可以可以可以中中中中中中的后工具工具来来来提取提取孔隙率孔隙率并使用达西达西定律定律定律
640×320μm(320μm)(((孔隙空间中宽度宽度)l很小此外,考虑考虑流动是是是由由由由压力压力驱动缓慢流动流动流动,典型你应该很。因此,给给水流体的密度ρ= 1000kg/m3,动力μ= 0.001pa*s,navier-stokes方程方程方程项使用使用使用蠕动流接口求解,因为因为雷诺数明显明显1
如果想更信息信息,请阅读文章::表征流动选择正确的接口。
使用入口和出口条件从施加压降。由于模型希望描述的多孔介质的代表性代表性横横横对称条件条件条件顶部底部几何截断引起的的左侧图显示了了这些这些边界边界边界边界边界边界边界边界边界边界边界边界边界
左:使用:使用蠕动流接口求解微尺度模型几何形状边界:速度速度:速度大小,红色颜色图,红色红色颜色图颜色图颜色图
计算多孔的孔隙率和渗透率
计算孔隙率
首先计算孔隙率por。在在示例示例,我们我们计算面积由计算表示面积。。
我们可以把总作为一::a_tot = l*h来计算为了确定孔隙面积面积a_por,“(1)”进行进行进行。这可以通过使用使用使用使用使用使用积分组件耦合的轻松,这这个运算符运算符运算符运算符运算符运算符运算符运算符运算符运算符边界边界等处积分任何表达式下面下面的图片图片图片计算计算A_TOT,a_por和por的设置。
用于孔隙率和的变量定义。
计算渗透率
上图还显示渗透率K0是如何的。定律::
{u}
= - \ frac
{\ kappa} {\ mu}
\ nabla p
其中,,你是达西表观,,κ是,,μ是,∇,∇p是压力梯度。
我们可以在蠕变流接口中预定义变量计算。。
变量spf.out1.mflow定义了的质量流量流量流量流量流量流量流量密度密度密度密度密度密度密度密度密度密度密度密度密度来来获得体积流量流量。然后然后然后除除多孔多孔介质的的高度高度高度高度高度高度高度高度X方向的达西。
(1)(1)并并替换\ nabla p = \ frac {\ delta p} {l},我们我们使用知压降压降P0,穿过穿过的长度l来评估变量K0的渗透率。
结果表明,这种尺度代表了具有具有具有具有具有具有具有具有具有具有具有具有的的的的的的的的的的-12m2的渗透率的介质。
由完全的模型的孔隙率和的结果表。
总结性思考
中中,我们博文了如何使用推导通过多孔的流动流动的宏观宏观特性特性特性特性特性特性特性特性特性特性特性特性特性特性特性特性在完全完全解析解析的的的微观微观尺尺模型模型中中求解求解作具宏观模型输入输入是是是,这的是是是是一种种种种了解了解在在在一一一个个个用户界面用户界面友好友好的的仿真仿真仿真仿真仿真仿真仿真仿真仿真仿真应用程序。
其他资源
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