發(fā)布時間：2024-12-22 06:58

　　石油化工行業(yè)中油氣運移、聚集、開采、集輸、加工、儲存運輸?shù)榷忌婕暗綇碗s的油氣流動與傳熱問題。地層中的油氣運移過程、油氣的加工及儲存運輸過程等很多環(huán)節(jié)都涉及到多相流動與傳熱問題,對其機理的探究在石油鉆井、油氣開發(fā)等領(lǐng)域越來越重要。油層巖石是典型的多孔介質(zhì),其內(nèi)部結(jié)構(gòu)復雜,導致多孔介質(zhì)內(nèi)多相流體的流動和傳熱過程非常復雜,到目前為止人們還不能完全掌握多孔介質(zhì)內(nèi)的傳熱及流動規(guī)律。格子Boltzmann方法(Lattice Boltzmann Method,LBM)作為一種介尺度的數(shù)值模擬方法,經(jīng)過幾十年的研究與發(fā)展,其基本理論、基本模型均得以發(fā)展和完善。利用LBM在處理復雜邊界問題時的獨特優(yōu)勢,研究多孔介質(zhì)內(nèi)的流動和傳熱問題,能夠達到準確、有效、適用性強的效果,為準確模擬油藏巖石中多相流動與傳熱過程,揭示油層中流場與溫度場的分布規(guī)律提供技術(shù)參考與理論依據(jù)。根據(jù)LBM的單松弛時間(SRT)法構(gòu)建多孔介質(zhì)內(nèi)的流體流動模型。采用有限體積顆粒(FSP)法構(gòu)造多孔介質(zhì)骨架及可移動的懸浮顆粒,流體與固體骨架采用反彈格式,使用動量交換法處理流體和懸浮顆粒的相互作用。根據(jù)多組分DDF方法構(gòu)建了多孔介質(zhì)內(nèi)流動與傳...

【文章頁數(shù)】：128 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
創(chuàng)新點摘要
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 多孔介質(zhì)內(nèi)的流動和傳熱研究
    1.3 格子Boltzmann方法發(fā)展及應(yīng)用
        1.3.1 格子Boltzmann方法的發(fā)展
        1.3.2 格子Boltzmann方法的應(yīng)用
        1.3.3 格子Boltzmann方法在多孔介質(zhì)滲流與傳熱研究的應(yīng)用
    1.4 本文研究的主要內(nèi)容
第2章 基于格子Boltzmann方法的流動與傳熱模型
    2.1 格子Boltzmann方法基本原理
        2.1.1 Boltzmann方程
        2.1.2 從Boltzmann方程到格子Boltzmann方程
    2.2 格子Boltzmann方法的流動模型
        2.2.1 單松弛(SRT)模型
        2.2.2 流固兩相流的格子Boltzmann方法
    2.3 格子Boltzmann方法的傳熱模型
        2.3.1 多組分DDF格子Boltzmann模型
        2.3.2 不可壓流動的DDF格子Boltzmann模型
    2.4 流場與溫度場的邊界處理格式
        2.4.1 周期性邊界
        2.4.2 反彈格式
        2.4.3 非平衡態(tài)外推邊界
    2.5 本章小結(jié)
第3章 油水混合物在多孔介質(zhì)內(nèi)的滲流模擬研究
    3.1 模型建立及邊界條件
        3.1.1 三維格子Boltzmann模型
        3.1.2 邊界條件
    3.2 物理單位與格子單位的轉(zhuǎn)換
    3.3 模型驗證
        3.3.1 Poiseuille流動
        3.3.2 滲流基本定律
    3.4 油水混合物滲流模擬結(jié)果與討論
        3.4.1 多孔介質(zhì)的各向異性
        3.4.2 滲流速度對流動行為的影響
        3.4.3 原油含水率對滲流的影響
    3.5 本章小結(jié)
第4章 油水混合物在多孔介質(zhì)內(nèi)的傳熱模擬研究
    4.1 模型建立及邊界格式
        4.1.1 模型建立
        4.1.2 邊界條件
    4.2 模型驗證
        4.2.1 二維方腔自然對流
        4.2.2 三維方腔自然對流
        4.2.3 靜止流體中恒溫顆粒周圍流體的熱傳導
    4.3 模擬結(jié)果與討論
        4.3.1 滲流速度對溫度分布的影響
        4.3.2 含水率對溫度分布的影響
        4.3.3 孔隙結(jié)構(gòu)對傳熱的影響
    4.4 本章小結(jié)
第5章 流固兩相在多孔介質(zhì)內(nèi)的流動與傳熱特性研究
    5.1 流固耦合
    5.2 模型驗證
    5.3 多孔介質(zhì)內(nèi)流固兩相流動特性
        5.3.1 顆粒通過平直孔隙的沉降
        5.3.2 顆粒通過彎曲孔隙的沉降
    5.4 多孔介質(zhì)內(nèi)流固兩相傳熱特性
        5.4.1 雙顆粒通過平直孔隙的傳熱
        5.4.2 多顆粒通過彎曲孔隙的傳熱
    5.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
攻讀博士學位期間取得的研究成果
致謝



本文編號：4019620