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MPLBM-UT:一个多相模拟库,适用于复杂几何体(如多孔介质3D图像),采用Shan-Chen模型

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简介:
MPLBM-UT是一款基于Shan-Chen模型开发的多功能直接模拟软件,专为处理复杂几何结构中的多相流问题而设计,尤其擅长分析多孔介质三维图像。 MPLBM-UT 是一个多相LBM工具箱,用于分析渗透性介质。该工具支持计算3D图像或tiff切片的毛细压力曲线、相对渗透率曲线、单相渗透率、三维弯曲度、接触角以及渗透路径等。 此项目由德克萨斯大学奥斯汀分校的研究人员Javier E. Santos, Abhishek Bihani 和 Alex Gigliotti 与 Christopher Landry,Hugh Daigle,Masa Prodanovic,Wenhui Song和Michael Pyrcz 合作开发。特别感谢贾浩威对项目的改进贡献。 我们使用Palabos v2.2.1软件进行直接流体流动模拟,并采用Shan-Chen模型执行多相仿真,同时运用BGK及MRT方法来进行单相仿真实验。 插图展示了非润湿性液体(紫色)通过球状包装的渗透过程。其中一幅展示的是不同颜色标识下的毛细管压力增量变化情况,在另一幅中则仅显示了非润湿液体的渗透路径,而不包括岩石和湿润流体的部分。单相流动模拟的结果还包括速度幅度的变化图形。

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客服
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  • MPLBM-UT3D),Shan-Chen
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    MPLBM-UT是一款基于Shan-Chen模型开发的多功能直接模拟软件,专为处理复杂几何结构中的多相流问题而设计,尤其擅长分析多孔介质三维图像。 MPLBM-UT 是一个多相LBM工具箱,用于分析渗透性介质。该工具支持计算3D图像或tiff切片的毛细压力曲线、相对渗透率曲线、单相渗透率、三维弯曲度、接触角以及渗透路径等。 此项目由德克萨斯大学奥斯汀分校的研究人员Javier E. Santos, Abhishek Bihani 和 Alex Gigliotti 与 Christopher Landry,Hugh Daigle,Masa Prodanovic,Wenhui Song和Michael Pyrcz 合作开发。特别感谢贾浩威对项目的改进贡献。 我们使用Palabos v2.2.1软件进行直接流体流动模拟,并采用Shan-Chen模型执行多相仿真,同时运用BGK及MRT方法来进行单相仿真实验。 插图展示了非润湿性液体(紫色)通过球状包装的渗透过程。其中一幅展示的是不同颜色标识下的毛细管压力增量变化情况,在另一幅中则仅显示了非润湿液体的渗透路径,而不包括岩石和湿润流体的部分。单相流动模拟的结果还包括速度幅度的变化图形。
  • 的二维: porous_2D_2D____
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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。
  • Shan-Chen的Matlab流动程序,运格子玻尔兹曼理论
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    本程序利用Matlab实现基于Shan-Chen模型和格子玻尔兹曼理论的多孔介质内流体流动模拟,适用于研究复杂多孔结构中的传输现象。 在IT领域特别是科学计算与仿真模拟方面,MATLAB是一种广为应用的高级编程环境。本项目提供的MATLAB程序专注于多孔介质中的流动问题,并运用了Shan-Chen模型及格子玻尔兹曼方法(Lattice Boltzmann Method, LBM)。 1. MATLAB: 由MathWorks公司开发的MATLAB是一个交互式的计算平台,适用于数值分析、符号运算、数据可视化和算法设计。它拥有大量的内置函数库与工具箱,使科研人员能够迅速搭建复杂的数学模型及应用程序。 2. Shan-Chen模型: 该模型是由G.D.Shan和S.Chen于1993年提出的多组分流体相互作用的理论框架。主要用于模拟复杂流体间的交互力,包括非局部效应如表面张力等现象,在多相流动仿真中扮演着关键角色。Shan-Chen通过引入势能函数来描述不同成分之间的互动关系,能够有效再现真实液体的各种特性,例如液滴形成、泡沫生成过程。 3. 格子玻尔兹曼方法(Lattice Boltzmann Method, LBM): 这是一种基于统计物理学的数值技术,用于解决流体动力学问题。其核心理念是通过追踪大量微观粒子在离散网格上的运动状态来逼近宏观连续方程的结果,如纳维-斯托克斯方程。由于计算效率高、并行处理能力强以及容易管理复杂边界条件的特点,LBM特别适用于研究多孔介质中的流体流动问题。 4. 多孔介质流动: 指的是液体在含有大量微小通道的材料内部或周围移动的现象。这类现象广泛出现在石油工程学、地质科学、生物医学和环境科学研究中。由于存在诸如渗透性、扩散作用及毛细管效应等复杂的物理过程,多孔介质中的流体运动建模与仿真具有相当大的挑战。 5. 应用程序结构: 本项目可能包括以下模块:初始化设置(如网格尺寸设定、时间步长选择和液体属性定义)、Shan-Chen模型的实施(势能函数定义及相互作用力计算)、LBM离散化步骤(分布函数更新、碰撞过程分析以及流速评估);边界条件处理(例如固体壁面边界与多孔介质内部结构特征);结果后处理(如速度场和压力分布图可视化等)。 6. 扩展与优化: 除基础的Shan-Chen模型及LBM实现外,实际应用中还可能需要考虑温度、粘度等因素的影响,并对算法进行性能调优以提升计算效率。此外,为了验证模拟结果准确性,通常会将其与其他数值方法(如有限差分法或有限元分析)的结果相比较。 此MATLAB程序涵盖了多个高级的计算科学概念,包括多孔介质中的流体运动、多种流体混合物仿真及LBM等技术的应用。掌握这些知识不仅有助于理解并使用该程序,还能为解决其他相关领域内的复杂问题提供理论支持和实际经验。
  • Fluent
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    Fluent多孔介质模型是用于模拟流体通过复杂结构如多孔材料、蜂窝或格栅等场景的专业计算工具。它能够精确预测此类环境下的流动和传热特性,广泛应用于过滤器设计、散热系统及化学反应工程等领域。 Fluent中的多孔介质模型简介及其常见问题解答。 这段文字介绍了在使用计算流体动力学软件 Fluent 时,有关多孔介质模型的基本概念以及一些常见的疑问与解决方案。该部分内容旨在帮助用户更好地理解和应用多孔介质相关的模拟技术。
  • 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。
  • 网格
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    简介:多孔介质网格模型是用于模拟和分析流体在多孔材料中传输行为的一种数值计算方法。通过构建细密的网格结构来精确描述多孔介质的复杂几何形态及其内部流动与传质过程,广泛应用于石油工程、环境科学及生物医学等领域。 通过多孔介质网格模型,你可以更深入地理解其边界条件的设置以及如何进行网格划分。
  • LBM Shan-Chen
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    LBM Shan-Chen模型是一种结合了格子玻尔兹曼方法和颗粒动力学理论的模拟框架,广泛应用于多相流、复杂流动及颗粒系统的研究中。 基于MATLAB的原始Shan-Chen伪势多相流模型以及单组分多相基本LBM(Lattice Boltzmann Method)模型的研究与实现,为模拟复杂流动现象提供了有效的工具和方法。这些模型在计算流体力学领域具有重要的应用价值,并且通过使用MATLAB这样的强大软件平台,能够进行高效的数值仿真和分析。
  • COMSOL的流水驱油与达西两研究
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    本研究利用COMSOL软件,探讨了多孔介质中水驱油过程中的多相流动行为,并对比分析了达西定律下的两相流模型,为提高石油采收率提供了理论依据。 多孔介质中的水驱油模型与达西两相流模型的COMSOL应用研究 在石油工程领域,对多孔介质中多相流的研究具有重要意义,尤其是在油田开发过程中,它能够有效地模拟油、气及水分等不同流体在复杂地质结构内的流动和分布。其中,水驱油模型主要描述了注水开采过程中的水流如何进入油藏,并推动原油向生产井移动的机制;而达西两相流模型则基于经典的达西定律来分析两种流体(如油气与水分)在多孔介质中的渗流特性。 COMSOL Multiphysics是一款功能强大的仿真软件,能够对上述理论模型进行详细的数值模拟。通过该工具,研究人员可以在计算机上建立油藏的三维几何模型,并对其进行水驱过程的动态仿真。这不仅有助于分析不同开发条件下的采收效果,还能优化注水策略以提高油田的整体效益。 除了数值模拟之外,多孔介质中的流体流动研究还包括实验室实验来验证理论假设和计算结果。例如,在特制砂箱中进行可视化实验可以直观地观察到油、气及水分在复杂地质结构内的相互作用及其运动规律。 实际应用表明,这些研究成果有助于油田工程师更深入理解油藏的物理特性,并据此制定更加科学合理的开发计划,从而提高原油采收率并保障能源供给。此外,通过理论研究与实验验证相结合的方式还可以为未来的油气田管理提供重要的技术支持和指导原则。 随着高性能计算(HPC)技术的发展以及人工智能(AI)及机器学习(ML)方法的应用,多孔介质中的流体流动及其相互作用的研究正在向着更加深入的方向发展。这些新技术不仅能够提高研究效率、降低成本,还能帮助研究人员更好地预测油藏开发过程中的各种复杂现象,并为制定更有效的油田管理策略提供科学依据。 总之,在石油工程领域中对多相流理论模型及其实验验证的持续探索是推动油气资源高效开采的关键之一。通过结合先进的计算技术与实验手段,可以进一步提升我们对于地下储层特性的认识水平和开发能力,从而为保障国家能源安全和社会经济可持续发展作出重要贡献。
  • D2Q9的LBM在中流渗流的-
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    本研究采用D2Q9格子玻尔兹曼方法(LBM)模拟流体在多孔介质中的渗流过程,探讨了不同条件下流体运动特性。 适用于初学者的计算流体力学课程中使用格子Boltzmann方法来模拟二维多孔介质流动的代码。
  • Shan-Chen伪势及其 LBM 应
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    本文介绍了Shan-Chen两相伪势模型的基本原理,并探讨了该模型在Lattice Boltzmann Method (LBM) 中的应用,为多相流体模拟提供了新的视角和方法。 伪势模型在处理气液两相流动问题上非常适合新手学习。