基于格子Boltzmann方法的多孔介质内两相流流动特性的研究

发布时间：2025-04-11 01:39

　　在油气开发过程中,特别是三次采油中,如水驱和气驱中,普遍存在粘性指进现象,粘性指进的出现会降低油气的采收率。因此,对多孔介质内不混溶两相驱替过程的研究非常有必要。格子Boltzmann方法边界处理简单,具有天然并行性,多相流LBM模型中的Shan-Chen模型可以自动捕捉相界面,且可直接反映流体与固壁间作用力。基于上述原因,本文利用Shan-Chen模型在孔隙尺度上对多孔介质内的两相不混溶驱替过程进行了模拟,具体开展了如下工作:(1)基于D2Q9模型,应用不同的边界格式,模拟了方腔流动和圆柱绕流,并与基准解进行了对比;采用QSGS方法构造了不同孔隙率下的随机多孔介质结构,并基于所构造的多孔介质模拟了多孔通道内的流动;采用Shan-Chen模型模拟了静态液滴的动力学行为和两相方腔流动过程,上述结果与已有文献结果均吻合较好,验证了格子Boltzmann方法在处理多孔介质内多相流流动问题中的适用性。(2)基于单孔隙模型,采用Shan-Chen模型研究了单通道内的两相驱替过程,结果表明,Shan-Chen模型能很好的模拟两相驱替过程;研究了基于QSGS方法构造的多孔结构中的两相不混溶驱替过程,结...

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

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摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 研究现状分析
        1.2.1 多孔介质内流动的LBM研究现状
        1.2.2 多相流LBM的研究现状
    1.3 研究内容
第二章 格子Boltzmann方法原理
    2.1 格子Boltzmann方法发展概述
    2.2 格子Boltzmann基本模型
    2.3 多相多组分格子Boltzmann模型
        2.3.1 颜色模型
        2.3.2 伪势模型
        2.3.3 两相分离过程
    2.4 边界处理
        2.4.1 启发式格式
        2.4.2 动力学格式
        2.4.3 外推格式
    2.5 本章小结
第三章 格子Boltzmann模型的程序验证
    3.1 单相格子Boltzmann模型的程序验证
        3.1.1 方腔流的格子Boltzmann模拟
        3.1.2 圆柱绕流
        3.1.3 基于QSGS构造多孔通道内的流动
    3.2 多相格子Boltzmann模型的程序验证
        3.2.1 Laplace定律验证
        3.2.2 两相方腔流的格子Boltzmann模拟
    3.3 本章小结
第四章 多孔通道内不混溶两相驱替的研究
    4.1 单通道内的两相驱替过程模拟
    4.2 多孔通道内两相不混溶驱替过程模拟
        4.2.1 粘度比的影响
        4.2.2 相间界面作用强度的影响
        4.2.3 孔隙率的影响
        4.2.4 多孔结构重构方法的影响
        4.2.5 考虑重力的影响
    4.3 本章小结
第五章 壁面润湿性对多孔通道内两相流流动的影响
    5.1 静态接触角的确定
    5.2 润湿性对多孔介质内两相流流动的影响
        5.2.1 固体壁面润湿性的影响
        5.2.2 静态接触角的影响
    5.3 本章小结
结论与展望
    1.结论
    2.展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的学术成果
致谢



本文编号：4039303