基于三维CFD-DEM的多孔介质流场数值模拟

将多孔介质局部细观流动与基于Darcy定律的宏观物理模型相结合,应用三维CFD-DEM对多孔介质流场进行局部细观数值模拟,得到多孔介质的惯性阻力系数和粘性阻力系数.并将其作为参数提供给基于Darcy定律的CFD多孔介质模型,从而可用于更大规模的多孔介质流场计算.应用Voronoi多面体作为网格单元,解决了CFD DEM中网格孔隙率精确计算的困难.文中发展的多尺度结合应用的研究方法,在计算精度和计算效率的矛盾中找到了较好的平衡,对于工程应用而言,有节约实验成本、提高计算结果可靠性的功效.     

不相混流体在多孔介质中置换不稳定现象的三维数值模拟

本文采用不连续势函数在待定界面上变化的方法模拟不相混流体在多孔介质中置换．描述流体在多孔介质中的流动的连续方程在三维直角坐标系下被转化为七点式代数方程．采用强隐式法（Stronglyimplictprocedure）求解，再确定变动的流体间界面．计算中只模拟从稳定向不稳定置换转化这一过程中界面的变动．计算中考虑了多孔介质的浸润特性、毛细管压力、及多孔介质渗透不均匀性．     

气体介质中海水液滴碰撞过程数值模拟

为揭示对喷式海水无填料冷却塔内海水液滴碰撞的规律及影响因素,采用VOF方法开展了相同尺寸的二元海水液滴碰撞数值模拟.首先利用Qian等的实验结果对计算模型进行校验,验证了模拟的准确性.开展了常温常压下不同Weber(韦伯)数以及不同碰撞参数下的海水液滴碰撞过程数值模拟,计算Weber数范围为0. 5~200,碰撞参数范围为0~1.得到了聚合、自反分离以及拉伸分离3种碰撞结果,对心碰撞聚合与自反分离的临界Weber数为22;然后对结果类型进行统计,得到了海水液滴碰撞结果分布We-x图.     

求解多孔介质中可压缩混溶驱动问题的一类满足极大值原理的数值方法

多孔介质中可压缩混溶驱动问题是用非线性抛物型方程组来描述的．用Ｐｏｔｅｍｐａ格式求其数值解．证明了构造的求解方法满足极大值原理，从而可以保证饱和度的数值解在［０，１］范围内这一物理特性，同时还得到了解的收敛性．     

多孔介质中颗粒性态分析

分析了流经多孔介质的、充满颗粒材料的、混合液流动中的颗粒相性态.试图建立扩散和耗散过程模型,量化了在本征体积平均时出现的偏差项,从而导出流动方程.     

非线性多孔介质流动模型问题的分歧

本文讨论一类多孔介质流动模型非线性边值问题．对这类问题以及广泛的一类算子方程，我们得到了渐近歧点的存在性     

各向异性粘弹性多孔介质中平面波的传播

讨论了弹性多孔介质中波的传播的（或许是）最一般的模型。考虑的介质是粘弹性的、各向异性的、多孔固体骨架，其各向异性可渗透的孔隙中充满着粘性液体。考虑一般类型的各向异性，并且介质中的衰减波作为非均质波处理。对介质中4种衰减波中的每一种，将复慢矢量分解定义为相速度、均质衰减、非均质衰减和衰减角。用一个无量纲参数来度量非均质波与其均质波的区别。利用北海沙岩的数值模型，分析传播方向、非均质参数、频率范围、各向异性对称性、骨架滞弹性和孔隙流体粘度，对该类介质中波传播特性的影响。     

多孔介质中可压缩可混溶驱动问题的有限体积元法

有界区域上多孔介质中可压缩可混溶驱动问题由两个非线性抛物型方程耦合而成：压力方程和饱和度方程均是抛物型方程．运用有限体积元法对两个方程进行数值分析,给出了全离散有限体积元格式,并通过详细的理论分析,得到了近似解与原问题真解的最优H^1模误差估计。     

多孔介质复合方腔双扩散混合对流LBM模拟

基于CLBGK模型,通过引入浓度分布函数,利用格子Boltzmann方法对顶盖驱动的复合方腔内的双扩散混合对流现象进行了研究,复合方腔由多孔介质区域和纯流体空间组成.在Richardson(理查德森)数Ri=1.0,Lewis(路易斯)数Le=2.0,Grashof(格拉晓夫)数Gr=104和Prandtl(普朗特)数Pr=0.7时,分析了孔隙尺度下多孔介质层不同位置及浮升力比（-5.0≤N≤5.0）对复合方腔双扩散混合对流的影响.给出了浮升力比N及多孔介质层位置影响下的高温高浓度壁面上的平均Nusselt(努赛尔)数Nu_av、平均Sherwood(舍伍德)数Sh_av及当地Nusselt数Nu_local和Sherwood数Sh_local的分布规律.     

极端条件下3维多物理多介质问题数值模拟中的若干问题

极端条件下3维多物理多介质问题是一类关系国家战略安全问题的重要科学问题.由于理论手段比较欠缺、实验昂贵甚至难以开展,数值模拟是研究这类问题的主要手段.本文回顾这一研究领域数值模拟的历史,分析目前存在的主要挑战,并展望未来的发展趋势.     

多孔介质中可压缩可混溶驱动问题的Potempa混合元方法

Potempa-mixed finite element methods are considered in this paper for computing the compressible miscible displacement in porous media. The concentration equation is treated by Potempa‘s scheme,while the pressure equation is treated by a mixed finite element procedure. A H^1 error estimate for concentration with L2 for velocity is derived.The methods can provide the mass conservation and possesses minimal grid orientation.     

多孔介质中可压可混溶驱动问题的算子分裂Galerkin方法

且引言本文考虑多孔介质中两相可压可混溶驱动模型．假设区域A为R’中的有界区域．设出表示混合流体第j个分量的浓度,j一1,2．假定密度A一A（户）仅依赖于压力冲。;为对应予第／个分量的压缩系数．足（丢）为岩石的渗透率,P（C）一P（C;,C。）为流体的粘度．吵主）表示岩石的孔限度．设C＝CI。l一CZ则可压可混溶驱动问题的数学模型可描述为“‘：这里我们只考虑分子扩散情形,即D二9（z）dml（d,。为分子扩散常数,I为2X2或3X3单位矩阵）．弥散情形将在文110」中讨论．假定没有流体越过边界：（＊（D＊。c－c…·。二o譬EJ…     

多孔介质中可压缩可混溶驱动问题的特征—有限元方法

在有界区域上多孔介质中可压缩可混溶的油、水两相驱动问题是由非线性偏微分方程组的初、边值问题所决定.Douglas和Roberts曾提出其数学模型并研究了半离散化方法.本文对压力方程采用有限元和混合元两种方法.对饱和度方程采用特征—有限元方法.此方法的截断误差较标准有限元小的多,随之饱和度的计算更加精确.且可用     

多孔介质中可压缩可混溶驱动问题的特征—有限元方法

在有界区域上多孔介质中可压缩可混溶的油、水两相驱动问题是由非线性偏微分方程组的初、边值问题所决定.Douglas和Roberts曾提出其数学模型并研究了半离散化方法.本文对压力方程采用有限元和混合元两种方法.对饱和度方程采用特征—有限元方法.此方法的截断误差较标准有限元小的多,随之饱和度的计算更加精确.且可用     

等宽多孔介质壁面管道中磁流体的流动

研究等宽管道中,磁场、可渗透壁面、Darcy速度和滑动参数,对流体稳定流动的综合影响.假设管道中流动的流体是均匀的、不可压缩的Newton流体.利用Beavers-Joseph滑动边界条件,得到控制方程的解析解.详细地讨论了磁场、可渗透性、Darcy速度和滑动参数对轴向速度、滑动速度和剪应力的影响.可以看出,Hartmann数、Darcy速度、多孔参数和滑动参数,在改变流动方向,进而改变剪应力方面,起着至关重要的作用.     

多孔介质中不可压缩流体的可混溶驱动问题的配置法

有了以上准备之后,我们给出有限元剖分,以h_c,h_p分别表示饱和度方程和压力方程的空间剖分步长,Δt_c,Δt_p分别表示饱和度方程和压力方程的时间剖分步长,且使:     

流体饱和多孔介质中波传播问题的有限元分析

采用基于混合物理论的多孔介质模型,给出流体饱和两相多孔介质波动问题的有限元分析方法·　采用罚方法导出的有限元动力方程,时间积分可采用显式和隐式积分两种方案·　用编制的有限元程序分析了一维柱体在跃阶载荷和脉冲载荷作用下的波传播问题,得到该两种瞬态载荷作用下固体和流体相位移、速度以及固体相有效应力和孔隙压力随时间的变化关系,并对波的传播现象进行了分析·　所得结果与理论相吻合·     

多介质大变形流动的MOF-MMALE数值模拟研究

多介质大变形流动数值模拟的关键和难点是在精确追踪物质界面的同时又能够处理好流体的大变形运动.将MOF(moment-of-fluid)界面重构算法与多介质任意Lagrange-Euler方法(MMALE)相耦合,形成MOF-MMALE方法,并应用于多介质大变形流动问题的数值模拟研究.MOF-MMALE方法在传统的ALE方法基础上,允许计算网格边界跨过物质界面,允许存在混合网格,即一个网格内可以存在两种或两种以上物质;在混合网格内,利用MOF界面重构算法来确定物质界面的位置和方向.数值算例表明,MOF-MMALE方法是模拟多介质大变形流动的有效手段,并且具有较好的数值精度和界面分辨率.