多孔介质内气泡Ostwald熟化特性三维孔网数值模拟

多孔介质内气泡的Ostwald熟化行为广泛存在于CO_(2)地质封存、多孔材料制备、燃料电池等领域.为探究孔隙尺度下多孔介质内气泡的熟化特性,建立了基于浓度耦合计算的三维孔隙网络模型,该模型考虑了气泡形态、多孔介质结构以及气液之间的传质,通过求解三维孔隙网络内各孔体的气相浓度,得到各气泡的演化过程,并采用四孔隙结构微流体芯片可视化实验验证了模型的可靠性.为分析多孔介质非均质性对气泡熟化过程影响,构建了两种不同孔隙尺寸的三维孔网结构,对两个区域内的气泡熟化过程进行了数值模拟.结果表明:气泡初始分布会对熟化过程产生影响,当气泡非均匀分布时,气泡从小孔隙区域传输至大孔隙区域的同时,也会各自向自身区域的大气泡区域传质;气泡初始尺寸的差异,会加速熟化进程,使熟化时间明显短于均匀分布状态.孔隙数的选取对平均毛细力、饱和度等连续尺度等效参数具有显著影响,孔隙数增加时毛细力与饱和度呈现更具规律性的非线性变化.该模型的建立可以预测地质封存过程中CO_(2)的演化过程,为CO_(2)长期封存过程中非均质性的影响机制研究提供指导.