本文選題：大孔隙率 + 多孔介質(zhì)��； 參考：《華東交通大學(xué)》2016年碩士論文

【摘要】：自然界中許多流體運(yùn)動(dòng)問題發(fā)生在多孔介質(zhì)中,例如農(nóng)作物在土壤中水分及養(yǎng)分吸收遷移,地下水和油氣在巖石孔隙中運(yùn)動(dòng),污水在泥砂過濾器中流動(dòng)等等。由于多孔介質(zhì)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜和特殊,因此研究多孔介質(zhì)滲透率和流動(dòng)特性是一個(gè)富有挑戰(zhàn)性的課題。本文運(yùn)用分形理論,研究多孔介質(zhì)滲透率和流動(dòng)特性與結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的關(guān)系。首先,簡(jiǎn)單介紹大孔隙率多孔介質(zhì)滲透率和流動(dòng)特性研究背景和研究現(xiàn)狀,總結(jié)了其他學(xué)者對(duì)滲透率的2種傳統(tǒng)研究方法(實(shí)驗(yàn)直接測(cè)量、數(shù)值分析法)所做的研究,綜述分析了相關(guān)的優(yōu)缺點(diǎn),并且對(duì)學(xué)者關(guān)于大孔隙率慣性阻力系數(shù)的研究也做了總結(jié)。其次,介紹了多孔介質(zhì)結(jié)構(gòu)特性,并且構(gòu)建了正十二面體模型來研究多孔介質(zhì)流動(dòng)特性。根據(jù)選取的代表性微單元確定多孔介質(zhì)的2個(gè)重要參數(shù)孔隙率?與孔密度PPI建立與結(jié)構(gòu)參數(shù)(sd、a)之間的關(guān)系,將模型計(jì)算值與真實(shí)值比較,保證模型的可靠性以及表達(dá)式的正確性。該表達(dá)式經(jīng)過嚴(yán)格的數(shù)學(xué)推導(dǎo),每個(gè)參數(shù)都有物理意義,沒有經(jīng)驗(yàn)常數(shù)。然后,基于分形理論知識(shí)以及第二章建立的正十二面體模型,確定多孔介質(zhì)的滲透率。用AutoCAD軟件和幾何分析,計(jì)算正十二面體模型不同截面的面孔隙率,運(yùn)用Origin軟件擬合面孔隙率與孔隙率的關(guān)聯(lián)式。通過引入面孔隙率,得到大孔隙率滲透率表達(dá)。。正十二面體模型滲透率理論值與文獻(xiàn)中滲透率的相應(yīng)值吻合得比較好,進(jìn)一步驗(yàn)證了正十二面體模型結(jié)構(gòu)的合理性以及模型結(jié)構(gòu)參數(shù)關(guān)系式的正確性。并且發(fā)現(xiàn),孔隙率?相同,PPI越大,滲透率dk越小;相同PPI,孔隙率?越大,滲透率dk越大。根據(jù)確定的滲透率表達(dá)式,可以得到大孔隙率多孔介質(zhì)慣性阻力系數(shù)表達(dá)式。運(yùn)用分形理論,通過嚴(yán)格的數(shù)學(xué)推導(dǎo),得到孔隙率表達(dá)式和慣性阻力系數(shù)的表達(dá)式,并且式中每個(gè)參數(shù)都有具體的物理意義,只需要已知多孔介質(zhì)的孔隙率?、絲徑sd、邊長(zhǎng)a、孔徑pd等參數(shù)就可以求出大孔隙率多孔介質(zhì)滲透率和慣性阻力系數(shù)理論值。最后對(duì)論文的主要研究?jī)?nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)作了總結(jié),而且對(duì)多孔介質(zhì)滲透率和流動(dòng)特性的可以進(jìn)行的研究工作進(jìn)行了展望。
[Abstract]:In nature, many fluid movement problems occur in porous media, such as the absorption and migration of water and nutrients in soil, the movement of groundwater and oil and gas in rock pores, the flow of sewage in mud sand filters, and so on. Due to the complexity and special structure of porous media, it is a challenging task to study the permeability and flow characteristics of porous media. In this paper, fractal theory is used to study the relationship between permeability, flow characteristics and structural parameters of porous media. First of all, the research background and research status of permeability and flow characteristics of macroporous media are briefly introduced, and two traditional research methods of permeability (experimental direct measurement, numerical analysis) have been summarized by other scholars. The relative merits and demerits are analyzed, and the research on the inertial resistance coefficient of macroporosity is also summarized. Secondly, the structure characteristics of porous media are introduced, and the normal dodecahedron model is constructed to study the flow characteristics of porous media. The porosity of two important parameters of porous media is determined according to the selected representative microelements. The relationship between the model and the pore density PPI is compared with the real value to ensure the reliability of the model and the correctness of the expression. After strict mathematical derivation, each parameter has physical meaning and has no empirical constant. Then, based on the fractal theory and the normal dodecahedron model established in chapter 2, the permeability of porous media is determined. The surface porosity of the normal dodecahedron model was calculated by AutoCAD software and geometric analysis, and the correlation between surface porosity and porosity was fitted by Origin software. By introducing surface porosity, the expression of macroporosity permeability is obtained. The theoretical values of the normal dodecahedron model permeability are in good agreement with the corresponding values in the literature, which further verifies the rationality of the normal dodecahedron model structure and the correctness of the model structural parameter relationship. And found that porosity? The larger the PPI is, the smaller the permeability dk is. The larger the permeability, the greater the permeability dk. According to the expression of permeability, the expression of inertial resistance coefficient of porous medium with large porosity can be obtained. By means of fractal theory and strict mathematical derivation, the expressions of porosity and inertia resistance coefficient are obtained, and each parameter in the formula has specific physical meaning. The theoretical values of permeability and inertia resistance coefficient of porous media can be obtained only by known parameters such as porosity d, wire diameter SDD, side length a, pore diameter PD and so on. Finally, the main contents and innovations of this paper are summarized, and the possible research work on permeability and flow characteristics of porous media is prospected.
【學(xué)位授予單位】：華東交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TV139.1

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本文編號(hào)：1845431