多孔介质含水层疏水引起的地表下沉研究

研究含水层疏水及采矿引起的地表下沉对地面建（构）筑物的保护有重要意义。本文以孔隙弹性理论为基础,对多孔介质含水层疏水引起的地表下沉进行了分析,同时应用有限元方法耦合计算了多孔介质含水层疏水及采矿引起的地表下沉。     

地表下沉系数的模糊聚类分析

利用由相似理论推出的下沉系数的π准则关系式,对“三下”开采规程中“典型工作面地表移动实测参数”附表中观测站的采矿要素和实测数据进行了统计和计算,运用模糊聚类分析方法,对所得的123个观测站进行计算、分类和分析,得出不同类群情况下的下沉系数的取值范围和计算公式。     

多孔介质渗透系数数值模拟研究

利用ANSYS有限元程序模拟多孔介质孔隙特征和孔隙率对其渗透系数的影响,计算出不同孔隙率、孔径、孔喉比所对应的等效渗透系数,并用拟合数学方程评价孔隙率、孔径、孔喉比对渗透系数的影响程度.结果表明：多孔介质的等效渗透系数与孔隙率和平均孔径呈线性正相关关系,与孔喉比呈负相关关系.     

三维多孔介质的热弹性动力问题研究

在Ｂｉｏｔ理论的基础上，考虑了瞬态热弹性，热载荷影响因素，对在这一因素作用下的三维多孔介质的基本方程进行了推导。讨论了瞬态热弹性，热载荷作用下多孔介质４种情况的边界并进行了划分。     

饱和多孔介质散射问题中局部地形影响的显式数值分析法

为了能合理分析局部场地条件对地震波散射波场的影响,基于饱和多孔介质理论的土力学模型,提出了一种显式有限元与黏弹性人工边界相结合的数值波动模拟方法.采用二维模型,以圆弧形凹陷河谷为例,分析了局部地形对饱和多孔介质中散射地震波场的影响,并通过与远置边界结果的对比,说明了该方法的正确性和适用性.     

变形多孔介质中多相流问题的数值方法

在比奥 ( Biot)的自适应理论的基础上建立变形多孔介质的多相流的控制方程 ,并给出其一相流耦合解答方法 ,也采用了一种时间域离散化的方法     

多孔介质孔隙度问题的理论探讨

目的 研究在温度和孔隙水压力作用下,各向同性多孔介质材料孔隙度和损伤变量以及分形维数之间的理论关系.方法 基于Mori-Tanaka理论,建立了各向同性多孔介质材料的宏观损伤变量与细观孔隙度之间的联系,利用分形理论推导了各向同性多孔介质材料孔隙度和分形维数之间的关系式.结果 若已知初始时刻的孔隙度、温度和孔隙水压力等的变化情况,就可以求出各向同性多孔介质材料的损伤演化规律,以及孔隙度与分形维数之间的定量关系.结论 文中建立的在温度和孔隙水压力作用下,各向同性多孔介质材料的损伤演化规律以及孔隙度和分形维数之间的定量关系,对于多孔介质材料力学性质的研究具有重要的理论价值.     

大孔隙对多孔介质导热性能影响的数值分析

采用有限体积方法求解Laplace方程,对非均匀多孔介质中大孔隙对导热性能的影响规律进行数值分析。研究结果表明,有效导热系数随着大孔隙的形状、排列方式、连通性和方向的不同呈现出很大的波动性,其中大孔隙的连通性和方向对多孔介质导热性能的影响尤其严重。研究结果可为非均匀多孔介质导热性能预测模型的改进提供参考依据。     

基于孔隙尺度的方腔内多孔介质融化模拟研究

由于单松弛(LBGK)格子Boltzmann模型在用反弹格式处理无滑移边界时存在缺陷。基于孔隙尺度,采用多松弛(MRT)格子Boltzmann模型研究封闭方腔内多孔介质的自然对流融化过程,其中,通过焓方法考虑相变潜热。分析了Rayleigh数和Prandtl数对融化的影响。结果表明:采用的多松弛模型能很好的预测导热和对流融化过程;多孔介质的导热融化界面不再与垂直壁面平行,自然对流融化界面呈现不规则形状;Rayleigh数和Prandtl数对多孔介质的融化有较大影响。     

考虑裂隙的多孔介质中对流扩散现象的仿真模拟

为研究裂隙多孔介质中的对流扩散现象,采用光滑粒子流体动力学(SPH)方法从孔隙尺度下模拟了裂隙中孔隙水的流动过程,仿真实现了考虑裂隙时溶质穿透多孔介质的真实运移过程,并提出一种简化处理的两流区模型对穿透过程加以描述.计算中首先采用SPH方法求解纳维斯托克斯方程,建立能考虑复杂多孔颗粒边界的二维流场模型,并基于此模型进行了溶质穿透三种不同裂隙宽度的多孔介质的仿真实验.随着介质中裂隙宽度增大,裂隙区域流速与基质区域流速差增大,穿透曲线中早期穿透和拖尾现象越明显;采用两流区模型能够描述这一现象,但一般化的模型难以得到精确解,因此提出一种简化处理办法,并给出了该简化模型的解析解.结果表明,该简化模型能够很好地描述裂隙多孔介质中溶质的运移规律,并可反演得到裂隙流中对流扩散的相关参数.     

双重分形多孔介质孔隙率的研究

根据双重分形多孔介质孔隙分布分形维数D与孔隙迂曲分形维数DT的定义和计算公式,推导了多孔介质孔隙率的计算公式.通过孔隙率计算公式的函数图像分析了双重分形维数D和DT的变化对孔隙率的影响,分析结果表明孔隙率随多孔介质双重分形维数D和DT的增加而增大;多孔介质最大孔隙直径越大孔隙率增加的就越慢;当D＋DT〈3时,多孔介质最大孔隙直径越大孔隙率就越大,但当D＋DT〉3时则相反,多孔介质最大孔隙直径越大孔隙率反而越小,D＋DT=3是特殊点,令D＋DT→3时的孔隙率极限值为它的孔隙率.     

多孔介质内嵌热源引起的对流换热格子Boltzmann模拟

文中引入广义模型与能量方程来分别描述多孔介质内部的动量和热量传递,建立了底部嵌入矩形热源的二维多孔介质内自然对流的格子-Boltzmann(Lattice Boltzmann, LB)模型.通过和实验结果进行对比,验证了文中LB模型求解多孔介质内嵌热源引起的对流换热问题的正确性.系统地研究了Rayleigh数(Ra)、Darcy数(Da)和孔隙率ε等参数对多孔介质内温度场和流场的影响规律.研究结果表明：当Ra>10⁵时,Ra的增加能够提升多孔介质的整体对流换热强度;当Da>10^-5时,Da的增加能有效改善多孔介质内的流动换热情况;孔隙率的增加能够强化流动换热,但不会改变多孔介质的主导换热类型.     

基于分形理论多孔含油介质结合面动态刚度研究

将含油结合面刚度分为固体接触刚度和液体油膜动态刚度2个部分,且2个部分为并联连接.利用接触分形理论,建立含油结合面固体法向接触刚度和结合面实际固体接触面积的关系模型;在此基础上,结合面间充满油的面积即为名义接触面积和固体实际接触面积之差,利用平均流动的广义雷诺方程,建立多孔含油材料固定结合面液体油膜法向动态刚度模型;两者并联即可获得含油结合面综合动态刚度模型.通过仿真计算和前期试验结果对比,验证该建模方法的正确性.研究表明:结合面间加入润滑油介质可以有效地提高结合面刚度;而利用多孔含油材料,即自润滑材料,是实现在结合面间加油的有效方案.     

弹塑性介质中井孔的稳定性

为了弄清井孔周期塑性区范围的大小和塑性区内的材料各向异性性质，利用弹性理论和塑性理论，建立弹塑性介质中井也的稳定性数学模型，研究竖直井孔在静水压力作用下，地球介质是横观各向同性时的钻井情况，以及地球介质的塑性性能受材料各向异性的影响。     

储层多孔介质表面凝析气体混合物的吸附研究

凝析气藏流体处于地下多孔介质中，由于多孔介质具有巨大的比面积，不可避免地合发生吸附现象，从而对气藏储量计算、相态模拟计算以及油气井产能计算等气藏工程问题产生影响。为此；根据气-固吸附的基本理论，在分析研究储层条件下段析气藏流体在储层多孔介质表面的吸附机理的基础上，建立了段析气混合物在储层多孔介质表面吸附的数学模型，并通过实例计算分析了凝析气混合物在储层多孔介质表面的吸附量及吸附相的组成。结果表明，段析气体混合物在储层孔隙介质中的吸附量随温度的升高而减少，随压力的升高而增大；同时在同一孔隙介质中，当温度压力相同时，重组分含量相对较高的凝析气体系，其吸附量相应较大。最后得出结论，凝析气体混合物在储层多孔介质表面的吸附量的数量级为10^—2mol／kg，在实际工程应用中不可低估。     

疏水缔合聚合物的流度控制能力研究

通过研究具有缔合能力的疏水缔合聚合物和无缔合能力的线性高分子流度控制能力,认识到:在高渗透多孔介质中,高钙、镁矿化度水质条件下,低分子量高缔合力的疏水缔合聚合物溶液的流度控制能力比高分子量无缔合能力的聚合物强;在经过机械剪切和多孔介质剪切后,低分子量高缔合力的疏水缔合聚合物建立的阻力系数与线性高分子相当,但低分子量高缔合力的疏水缔合聚合物建立的残余阻力系数较高,能够较好地实现提高高渗透油藏水驱波及体积的目的.低分子量高缔合力的聚合物溶液在高钙、镁矿化度水质条件下,较强缔合作用形成的溶液结构适合渤海油田大排量、高渗透多孔介质条件下的流度控制.为海上油田聚合物驱的发展提供理论技术支持.     

胶体类多孔介质微波对流干燥的研究

本文从胶体类多孔介质物料的特性出发，结合微波对流干燥的特点，应用集总参数法，提出了微波对流干燥过程的数学模型。通过数值计算，分析了微波功率、物料特征尺寸、对流介质参数等因素对干燥速率的影响，并以土豆作物料，进行了实验验证。     

圆筒型管式加热炉中加装多孔介质强化辐射传热的研究

根据多孔介质的对流－辐射能量转换效应，在圆筒型管式加热炉中加装多孔介质后，使炉内温度显著升高。排烟温度明显降低，在内径为４００ｍｍ的模型炉实验中，有多孔介质时的炉温比无多孔介质时的炉温升高约５０－１００℃，有多孔介质时的炉子热效率比无多孔介质时炉子热效率提高约１０个百分点。实验结果与理论计算符合得较好。     

多孔介质对原油泡点影响的实验研究

在全直径岩中心原油的恒质膨胀实验过程中,未观察到油或气从手动泵中逸出,且在降压过程中体积增加幅度并不多.可以推断,由于降压所产生的油气流动应该在岩心中进行.PVT筒中测试的泡点压力为20.1MPa.全直径岩心中原油实测的泡点压力为17.93MPa.则多孔介质使原油的泡点降低约2.1MPa.