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数值模拟应用于多孔介质的流干燥过程 (2005年)。

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简介:
为了深入研究含湿毛细孔介质在干燥过程中发生的相变特性,我们构建了一个描述相变传热传质过程的数学模型。该模型将多孔介质根据残余饱和度划分成湿区和干区,并利用“蒸发界面”这两个区域之间进行动态边界相互耦合,从而模拟其间的复杂交互。通过采用有限差分法对多孔介质的一维干燥过程进行数值计算,我们获得了详细的解,结果显示:干区充当等速干燥与降速干燥之间的过渡点;在干燥的初始阶段,多孔介质内部的压力呈现上升趋势,同时温度也随之降低。之后,在等速干燥阶段内,温度分布保持相对稳定状态,然而一旦出现干区时,温度又会再次显著升高。在干区首次出现的早期阶段,“蒸发界面”向多孔介质内部推进的速度相对缓慢;当该界面穿透介质厚度的约10%时,其推进速度发生了明显的转折,随后则呈现出加速的趋势。

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客服
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  • 研究(2005
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    本研究通过数值模拟方法探讨了在对流干燥过程中,多孔介质内部水分迁移规律及其影响因素,为优化干燥工艺提供理论依据。发表于2005年。 为了研究含有水分的毛细孔介质在干燥过程中的相变现象,我们建立了一个描述传热与物质传输的数学模型。在这个模型里,通过残余饱和度将多孔材料区分为湿润区域和干燥区域,并且这两个区域通过一个动态边界——蒸发界面相互连接。 运用有限差分法对一维条件下毛细孔介质的干燥过程进行了数值计算。结果表明,在干燥过程中存在等速与降速两个阶段之间的转换点,即干区;初期时多孔材料内部压力上升而温度下降,而在进入恒速干燥段后温度分布趋于稳定不变,在干区出现的时候再次升高。 此外,当蒸发界面刚开始向介质内推进时速度较慢。然而在它推进到大约达到介质厚度的10%之后会经历一个转折点,并且随后其推进的速度将显著加快。
  • 2014研究
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    本研究聚焦于2014年在多孔介质反应器领域的数值模拟工作,探讨了流体流动、传热和化学反应等过程,为该领域提供了重要的理论支持与应用前景。 利用专业的多物理场耦合软件(COMSOL Multiphysics)对多孔介质反应器模型内的不可压缩流场进行了仿真模拟。计算过程中采用了该软件中的自由流动、多孔介质流动以及稀物质传递的内置模块,从而获得了多孔介质反应器内各组分浓度分布、速度分布及压力分布的数据。此模型验证了在固定床反应器中自由和多孔介质流体之间的耦合关系,并通过后处理软件对计算结果进行了分析,为后续工业开发提供了理论依据。
  • MATLAB技巧
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    本简介针对MATLAB在多孔介质领域的应用进行介绍,涵盖基础理论、建模方法以及高级编程技巧,旨在帮助科研人员和工程师提升数值模拟能力。 《MATLAB在多孔介质数值模拟中的应用》 当今科研领域内,多孔介质的研究已成为环境工程、地质科学及能源工程等多个领域的热点问题。这类研究涉及复杂的流动现象以及流体动力学、热力学与化学反应等多重因素。作为强大的数值计算和数据可视化工具,MATLAB为多孔介质的数值模拟提供了便利条件。本段落将深入探讨MATLAB在该领域中的应用及其相关知识点。 一、MATLAB基础及数值计算能力 MATLAB(矩阵实验室)凭借其丰富的数学函数库、直观的编程环境以及卓越的数据处理功能,已经成为科研人员最常用的工具之一。它支持线性代数、统计分析、微积分和优化算法等众多数值计算方法,并为多孔介质流动模型求解提供了强有力的支持。 二、多孔介质流动模型 在研究中,通常将多孔介质中的流动视为一个多相流问题,其中包含达西定律的应用、非牛顿流体特性以及毛细管压力与渗透率等因素。MATLAB能够通过编写自定义算法或利用内置的流体力学工具箱(如PDE Toolbox 或 FEM Toolbox)来求解这些复杂的偏微分方程组,从而模拟多孔介质内的流动情况。 三、有限差分法和有限元法 使用MATLAB时,可以采用有限差分法或者有限元法对多孔介质中的流动进行离散化处理。通过设定网格将连续区域转化为一系列离散节点,并在每个节点上应用相应的流动方程。MATLAB提供的工具箱能够帮助用户轻松实现这一过程。 四、边界条件设置 准确地定义模拟过程中所需的入口速度、出口压力以及壁面摩擦等边界条件对于多孔介质流体动力学的研究至关重要。MATLAB允许灵活设定这些参数,以适应各种特定情况下的研究需求。 五、求解器选择与参数调整 MATLAB内置了多种用于解决非线性系统和偏微分方程的求解器(如LSQNonlinear 和 fsolve),科研人员可以根据具体问题特性选择合适的工具并进行相应的参数优化,从而提高计算效率及结果准确性。 六、结果后处理与可视化 完成数值模拟之后,MATLAB提供的图形用户界面 (GUI) 以及绘图函数能够方便地对得到的数据进行可视化的展示。这包括流场分布、速度矢量图和压力分布等信息的呈现方式,有助于科研人员更直观地理解多孔介质内部流动规律。 七、案例分析 AnIntroductiontotheNumerics of FlowinPorous MediausingMatlab.pdf文档可能包含了一些具体的MATLAB代码示例及实际应用案例。通过这些实例的学习与研究,我们可以更加深入地了解如何利用MATLAB实现对多孔介质数值模拟的有效操作。 总的来说,MATLAB在处理多孔介质数值问题方面发挥着重要作用,其强大的计算能力和灵活的编程环境使得复杂的问题变得易于解决。掌握相关工具和技术有助于科研人员更有效地探究多孔介质中的流动现象,并为实际工程和科学研究提供理论支持。
  • FLUENT中
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    本研究聚焦于在FLUENT软件中实现和分析多孔介质内的流体流动与传热过程,探讨其在工程应用中的重要性。 多孔介质模型的应用范围非常广泛,包括填充床、过滤纸、多孔板、流量分配器以及管群和管束系统。
  • LBM在动中
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    本研究探讨了LBM(格子玻尔兹曼方法)在多孔介质中流体动力学问题的应用与数值模拟,分析其在复杂几何结构下的流动特性。 采用随机四参数模型模拟多孔介质,并利用LBM方法模拟液体流动过程,结果显示效果理想。
  • 砂岩中渗及对传热研究
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    本研究聚焦于砂岩多孔介质中的复杂物理现象,通过数值方法深入探讨渗流与对流传热过程,为油气藏工程和地下水动力学提供理论支持。 砂岩多孔介质渗流与对流传热的数值模拟研究由郭平业和刘达进行。砂岩的导热特性是国内外岩土工程领域最前沿的研究热点之一,对于矿山地热防治及利用、页岩气开采、CO2储存(CCS)以及煤炭地下气化等领域的研究具有重要意义。
  • 二维型: porous_2D_2D___型_
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    porous_2D_2D是一款专注于研究多孔介质特性的二维模拟软件。它提供了深入分析流体流动与物质传输机制的功能,适用于科学研究和工程应用。 绘制2D多孔介质模型以解决多孔介质模拟的模型建立问题。
  • xuyousheng.rar_LBM_格子玻尔兹曼__
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    本资源为xuyousheng.rar,包含了基于LBM(格子玻尔兹曼方法)用于多孔介质中流体动力学问题的模拟代码和数据。适合研究与教育用途。 这是我学生利用Lattice Boltzmann method 完成的三个工作, 可以用来模拟多孔介质渗流问题。
  • Comsol在:水驱油及其实案例
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    本文探讨了使用COMSOL软件进行多孔介质中多相流的仿真技术,并通过具体实例分析了水驱油工艺,展示了其实际应用价值。 在多孔介质中的多相流模拟是理解和预测地下流动过程的关键技术,在石油工程领域尤为重要。通过水驱油过程的模拟研究可以提高油田开发效率和产量。 多相流是指在同一介质中存在两种或多种不同状态(如液态、气态)的物质同时进行流动的现象。在油气田环境中,油、水以及天然气通常共存于孔隙结构之中,并形成复杂的相互作用系统。这些系统的特性受到压力、温度及物理化学性质的影响。 水驱油是一种常见的提高原油采收率的方法,通过注入水来推动并替换储层中的石油资源以增加产量。这一过程涉及多种复杂因素,包括相间分布和流动模式的变化等。正确地模拟与预测多相流的行为对于优化开发策略、提升经济效率具有重要意义。 COMSOL软件以其强大的物理场接口能够处理诸如流体动力学、传热及结构力学等问题,在研究多孔介质中的非线性流动现象方面表现出色。使用该工具,用户可以设定材料属性(如孔隙率与渗透系数)、定义边界条件,并求解纳维-斯托克斯方程来分析不同驱油策略的效果。 在实际应用中,科研人员需根据具体目标对模型进行适当简化和假设;例如,在某些情况下可忽略温度变化或流体压缩性的影响。通过不断调整参数优化模型,研究人员能够更好地理解多相流动机制,并为油田开发提供科学指导。 随着技术的进步,COMSOL软件的功能也在持续扩展和完善中,这使得模拟更为复杂的油藏条件成为可能。综上所述,在使用COMSOL进行水驱油过程的多孔介质多相流研究时,跨学科的知识整合显得尤为重要。通过精确地建模与分析,研究人员能够获得宝贵的数据支持油田开发实践,并促进整体效率提升。
  • 格子Boltzmann法
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    本研究运用格子Boltzmann方法探讨多孔介质内部流体动力学特性,旨在提高复杂多孔结构中流动问题的数值模拟精度。 格子Boltzmann模拟在多孔介质中的流动研究中具有重要作用。这类方法能够有效地描述复杂流体动力学行为,并为深入理解多孔介质内的物理过程提供了有力工具。