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“页岩气革命”使美国成功摆脱了对他国能源的严重依赖,目前我国页岩气的勘探开发也已取得了突破性成果,但是随着页岩气的开发,仍存在三大问题困扰着科学工作者和现场工程师:(1)页岩气开发过程中的渗透率演化规律尚未摸清;(2)在产气过程中,页岩气在产量上往往呈现出不确定性;(3)缺乏针对页岩气进行历史拟合和产量预测的数学工具。针对以上三个主要问题,我们定义非常规储层固有渗透率的演化是裂隙和基质之间物质传输和应力传递的结果,并建立了离散体模型研究孔隙变形与流体流动之间的耦合作用;以此为基础,我们建立双基质双重孔隙介质模型(连续介质模型)研究页岩基质变形与流体流动之间的耦合关系 ... En savoir plus
高分子囊泡是一类由薄膜包裹液体而形成的“软粒子”,其在生物医药、化妆品以及食品等领域具有广泛的应用,是材料领域最富有意义的研究内容之一。与一般微纳米粒子相比,高分子囊泡在外场作用下极易发生形变,因而研究高分子囊泡在微流道中穿过受限孔洞的动力学行为对其在药物输运、细胞筛选、薄膜性能表征等应用领域具有重要的意义。 由于流体(高分子囊泡内部和外部流体)和固体(高分子囊泡膜)强烈地耦合在一起,再加上流体与膜边界的移动和变形,使得高分子囊泡实际的过孔图像十分复杂。本工作借助COMSOL Multiphysics流固耦合(FSIs)接口,运用任意拉格朗日-欧拉(ALE)算法 ... En savoir plus
运用COMSOL Multiphysics 5.4软件锂离子电池接口建立18650圆柱电池全三维模型。首先,拆解18650电池,对电池内部结构有一个详细的了解,为建模做好准备。建模前应确定各部分材料及几何尺寸,18650电池几何尺寸为直径18mm,高度65mm。确定正负极层及隔膜的高度;确定涂层材料、相应的克容量、材料压实密度以及活性物质的比例,计算得出涂层厚度。正极集流体为铝箔,负极集流体为铜箔,选取铝箔、铜箔以及隔膜的厚度,计算出正极层、负极层、以及两层隔膜的厚度和,进而计算得出卷绕层数。运用各几何参数在COMSOL软件中建立电池的全三维模型结构如图1所示 ... En savoir plus
多孔材料的透水过程模拟;假定多孔材料有限元模型中连通孔隙的水体,以自由渗透的方式通过所构建的多孔材料模型。纳维-斯托克斯方程(Navier-Stokes equation)是用于描述流体运动方程,可以看作是流体运动的牛顿第二定律,简称N-S方程。模拟采用了该运动方程。通过仿真研究获得了多孔材料有限元模型渗流速度云图和多孔材料有限元模型二维截线处水头压力分布图。结果表明: 多孔材料二维有限元模型的渗流速度在整个渗流段呈现不均匀分布趋势。孔隙之间的间隙越小,渗流速度越大,孔隙间隙越大则渗流速度越小。在最窄的孔隙中,速度幅度高于进口处,在通道横截面积增大的地方 ... En savoir plus
采用回转窑处理工业废弃物已有多年历史。工业废弃物里含有的有机物在高温下挥发、气化、裂解和燃烧,最后残留下含有硅、钙、铁等无机物,无机物构成了高温的具有一定粘度的炉渣。 高温炉渣夹杂着一定量的气泡。气泡可能从下列几个方面产生: 1)有机物裂解挥发产生的气体; 2)燃烧产生的气体; 3)夹带的气体; 4)液体在高温下的汽化。 从工业现场采集炉渣样品,获取了炉渣的微观结构。计算机模拟的过程揭示炉渣结构形成的过程。 研究表明,采用COMSOL Multiphysics流体力学模块和传递模块,二维非对称结构能够有效模拟高温炉渣的流动过程,解释了炉渣的形貌的形成过程。结果显示 ... En savoir plus
本工作提出一种双螺旋微波辅助生产生物柴油反应器来克服现有大规模连续流微波加热的局限性。基于隐函数、水平集和任意拉格朗日-欧拉公式(ALE)的算法,建立了一个关于微波加热、化学反应工程和流体搅拌流动的综合模型,通过流动连续性一致对使速度连续。在此模型中甲醇和油酸的摩尔比为6:1,以浓硫酸为催化剂,反应过程中所用的材料参数是关于反应溶液组分和温度的双变量函数。利用该模型,计算了加热过程中管道内部混合溶液温度、生成的油酸质量分数以及反应速率。 En savoir plus
注蒸汽热力采油是稠油开发的一种有效方法,它涉及到储层地质、采油工程、传热学、经济分析等多门学科,是一项复杂、技术难度大的系统工程。研究蒸汽吞吐的热力学过程,包括井筒内饱和水蒸汽温度/压力传输、储层内多相流传质传热等,对于优选热采井生产方式和工作制度、提高采收率具有重要意义。本研究针对注蒸汽热采过程,将井筒与储层作为一个统一的系统,考虑井口注汽参数与储层吸汽能力之间的协调关系以及储层温度场、流体场、固体场之间的耦合关系,基于连续介质力学、流体力学、渗流力学、热弹性力学及传热学等相关理论,建立了反映变温、变形影响的井筒-储层耦合数学模型。基于COMSOL ... En savoir plus
铁芯电抗器具有损耗小、噪音低、维护简单、电抗值线性度好、设计寿命长等优点,得到了越来越广泛的应用。但由于电抗器通风散热不良,导致运行中不同程度的局部过热,造成匝间短路、烧损,甚至引起火灾,严重影响电抗器的安全运行。该问题涉及电-磁-热-流体多物理场耦合,电抗器正常运行时电阻损耗和涡流损耗构成主要热源。本文采用COMSOL Multiphysics®多物理场仿真软件,通过AC/DC模块、传热模块、流体模块对铁芯电抗器的电路、磁场、损耗和温升空间分布进行研究。首先施加激励分别得到铁芯、线圈的磁场及损耗密度分布,然后将铁芯及线圈的损耗值添加为插值,作为流场 ... En savoir plus
微波辅助生物柴油生产越来越受到了人们的关注,但是,微波的不均匀加热也影响了微波辅助生物柴油的大规模生产。研究表明,连续流微波加热器可以有效地解决微波辅助生物柴油的批量生产问题[1],螺旋推进器也可以改善加热均匀性,于是仿真带有螺旋推进器的连续流微波加热器的生物柴油生产过程,有利于优化连续流微波加热器的设计,对提高微波辅助生物柴油生产效率有重要的意义。 本文使用了电磁场、旋转机械流、流体传热和化学反应接口。电磁场中的介电系数是关于温度和物质浓度的函数,流体的热参量由流体各组分的质量比等效所得[2]。计算采用步进求解的方法,先在频域求解电磁场,所得的耗散功率代入流体传热 ... En savoir plus
由于大斜度井、水平井中测井响应特征与在直井环境中相比较有较大差异。为研究大斜度井、水平井电阻率测井相应特征变化规律,结合直井环境下的电阻率测井响应特征情况,通过使用COMSOL软件AC/DC模块中不同物理场的功能设置地层属性和定义边界条件,结合案例库中“地电正演”的案例,建立了三层均匀介质不同产状的地层模型。并通过模拟电阻率测井过程对大斜度井常规电缆电阻率的测井响应特征及围岩、井眼与地层几何空间关系等影响因素进行了模拟仿真和对比分析。结合实际测井资料分析得出不同影响因素下普通电阻率的测井响应特征变化规律,建立了非油气因素导致的电阻率响应特征异常的校正方法,为划分储层 ... En savoir plus