致密多孔介質(zhì)內(nèi)氣體流動(dòng)和傳熱的格子Boltzmann模擬.pdf

1、隨著利用溫室氣體的三次驅(qū)油來提高石油采收率等問題的出現(xiàn)，人們開始重視低滲透油藏等致密多孔介質(zhì)的滲透性研究。如今，氣體在致密多孔介質(zhì)內(nèi)的流動(dòng)和傳熱已成為一個(gè)研究熱點(diǎn)。在致密多孔介質(zhì)內(nèi)，孔隙通道尺寸很小，幾乎可以與氣體分子的平均自由程相比擬，此時(shí)Knudsen (Kn）數(shù)較大。氣體在這種多孔介質(zhì)內(nèi)流動(dòng)時(shí)，會在壁面處產(chǎn)生滑移，出現(xiàn)滑脫效應(yīng)，而且壁面處會產(chǎn)生溫度階躍。對于這種高Kn數(shù)滲流和傳熱，連續(xù)性假設(shè)不成立，不能使用傳統(tǒng)的帶無滑移邊界條件的

2、Navier-Stokes方程和Fourier定律來描述。而Boltzmann方程沒有引入連續(xù)性假設(shè)，可模擬從連續(xù)區(qū)到自由分子區(qū)的稀薄氣體流動(dòng)和傳熱。最近發(fā)展起來的基于氣體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)上的格子Boltzmann方法，因其算法簡單性、局部性、天然的并行性以及在處理致密多孔介質(zhì)中復(fù)雜幾何邊界時(shí)很方便等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為很適合于模擬這類流動(dòng)和傳熱。
　　 本文主要是將一些學(xué)者最新提出來的單通道格子Boltzmann模型及滑移邊界處理方法應(yīng)用到

3、致密多孔介質(zhì)內(nèi)滲流和傳熱的模擬。具體工作有：
　　 一、將郭等人的單通道微尺度格子Boltzmann模型推廣到孔隙群流動(dòng)，并在考慮流體和壁面的相互作用后，給出松弛時(shí)間τ和Kn數(shù)之間的正確關(guān)系，模擬了氣體在兩種簡化多孔介質(zhì)內(nèi)的滲流，研究了一些基本滲流機(jī)理，再現(xiàn)了Klinberg效應(yīng)；
　　 二、在雙分布熱模型的基礎(chǔ)上，借助鄭等人最新提出的速度滑移和溫度跳躍邊界處理格式，模擬了CO2、N2等四種氣體在兩種簡化致密多孔介質(zhì)內(nèi)的