多孔介質(zhì)中耦合界面不穩(wěn)定性的反應(yīng)流體混合過程廣泛存在于溫室氣體強化采油、二氧化碳埋存、生化制藥等工程應(yīng)用及自然界中。同時,對此類問題的研究也是能源、環(huán)境及化工等領(lǐng)域的學(xué)術(shù)前沿。但由于多孔介質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,加之反應(yīng)、混合及界面不穩(wěn)定現(xiàn)象的存在,人們對該過程的微觀傳輸細節(jié)知之甚少。因此對其進行機理研究具有重要的工程價值和科學(xué)意義。本文將基于格子Boltzmann方法在孔隙尺度上模擬多孔介質(zhì)中反應(yīng)流體間的界面不穩(wěn)定現(xiàn)象,并分析界面反應(yīng)對混合系統(tǒng)的影響。旨在加深人們對此類復(fù)雜傳輸過程的認識,并對相關(guān)工業(yè)過程提供預(yù)測方案。論文的主要工作包括:1)提出了求解多孔介質(zhì)中孔隙尺度上流動、擴散及反應(yīng)的耦合格子Boltzmann模型,以滿足工程中大貝克萊數(shù)、大粘性比、及反應(yīng)與時間不相關(guān)的實際需求。并結(jié)合GPU計算技術(shù)實現(xiàn)算法加速,以提高計算效率。一系列測試算例均表明了該模型具有較高的數(shù)值穩(wěn)定性和計算精度。2)模擬了單孔內(nèi)反應(yīng)流體間的粘性驅(qū)替過程。首先,在非周期管道中研究了不同貝克萊數(shù)、反應(yīng)速率及穩(wěn)態(tài)濃度(即無化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的濃度值)條件下的運動規(guī)律。結(jié)果表明,貝克萊數(shù)的增加使反應(yīng)作用減弱,但反應(yīng)的作用模式不變。...

【文章頁數(shù)】：114 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景和意義
    1.2 研究尺度和方法
    1.3 流體界面不穩(wěn)定性的研究現(xiàn)狀
    1.4 流體界面化學(xué)反應(yīng)的研究現(xiàn)狀
    1.5 流體混合的研究現(xiàn)狀
    1.6 研究內(nèi)容及章節(jié)安排
2 孔隙尺度上反應(yīng)流體流動及擴散的格子Boltzmann模型
    2.1 引言
    2.2 耦合格子Boltzmann模型
    2.3 數(shù)值檢驗
    2.4 本章小結(jié)
3 單孔內(nèi)反應(yīng)流體粘性驅(qū)替過程中的混合現(xiàn)象
    3.1 引言
    3.2 混合標度參數(shù)
    3.3 單孔中界面反應(yīng)對混合的影響
    3.4 周期單孔內(nèi)耦合反應(yīng)-擴散界面的粘性驅(qū)替過程
    3.5 本章小結(jié)
4 多孔介質(zhì)中反應(yīng)流體粘性驅(qū)替過程中的混合現(xiàn)象
    4.1 引言
    4.2 多孔介質(zhì)中反應(yīng)對混合的影響
    4.3 多孔介質(zhì)中耦合反應(yīng)-擴散界面時的混合過程
    4.4 本章小結(jié)
5 孔隙介質(zhì)中耦合重力不穩(wěn)定性的反應(yīng)流體混合機理
    5.1 引言
    5.2 單孔內(nèi)耦合重力不穩(wěn)定性的反應(yīng)流體混合過程
    5.3 多孔介質(zhì)內(nèi)耦合重力不穩(wěn)定性的反應(yīng)流體混合過程
    5.4 本章小結(jié)
6 總結(jié)與展望
    6.1 全文總結(jié)
    6.2 創(chuàng)新點和意義
    6.3 工作展望
致謝
參考文獻
附錄1 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文
附錄2 攻讀碩士學(xué)位期間參加的學(xué)術(shù)會議



本文編號：3969167