含水饱和度对盖层CO_(2)突破压力影响的数值模拟研究

CO_(2)地质注入与封存是减少大气温室气体排放的重要手段之一。为评估盖层完整性,必须确定不同条件下CO_(2)突破盖层的压力。基于气水两相渗流理论,建立岩心尺度模型,研究不同含水饱和度对CO_(2)突破盖层压力的影响。方法上,采用有限元软件,通过设置插值函数,模拟不同含水饱和度条件下岩心中CO_(2)驱替水的过程。结果表明,随着含水饱和度的增加,CO_(2)突破压力不断增长,两者之间建立了拟合指数方程。同时,岩心内部毛细压力随着CO_(2)注入过程而逐渐降低。研究认为含水饱和度是影响CO_(2)突破压力的关键因素,并对毛细压力的变化进行了微观机理分析,对实际工程实践提供了理论支持。

多孔介质两相系统毛细压力与饱和度关系试验研究

两相系统毛细压力-饱和度(h^S)关系曲线的确定是多孔介质多相流动研究的基础。采用简易试验装置对理想和实际介质中水-气和油-水两相系统中的h^S关系曲线进行了测定。试验结果表明,对于相同两相系统,多孔介质孔隙度愈小,同一毛细压力对应的饱和度相应愈大;对于不同两相系统,理想介质的关系曲线在一定毛细压力以下平缓,较大毛细压力时陡直,实际介质关系曲线走势相对较陡。分析结果表明,水-气和油-水两相系统的实测数据符合Parker等提出的基于van Genuchten(1980)关系式的折算理论;应用折算理论,可以在同一多孔介质某一两相系统h^S关系已知的情况下较好地估计同一孔隙度条件下其它两相系统的h^S关系曲线。

混凝土中毛细压力-饱和度关系模型

首先分析了混凝土中毛细压力产生的原因,进一步分析了毛细压力与孔隙内水分弯液面之间的相关关系以及毛细压力与相对湿度之间的联系.利用圆柱孔模型对排湿过程同一相对湿度对应饱和度比吸湿过程高这种滞后效应进行分析.根据滞后效应的分析,基于已有的吸湿过程中毛细压力与饱和度关系提出了预测排湿过程中毛细压力与饱和度之间的关系模型.进一步引入等比容吸附热量的影响,分析了温度对排湿过程中毛细压力与混凝土内饱和度之间关系的影响,结果发现随着温度的升高同样饱和度对应的毛细压力数值逐渐降低.

多孔介质不溶混流体毛细压力与饱和度关系实验研究

采用根据张力计原理设计的简易装置实验测定多孔介质湿润相被单调驱替过程中湿润相饱和度与毛细压力的关系曲线,研究不同两相系统(水-气、水-油、油-气)中该关系的特点和联系。实验结果采用Van公式进行拟合,结果表明实测曲线和拟合曲线吻合很好。为了寻找预测任意两相系统湿润相饱和度与毛细压力关系的简单途径,在Parker等提出的折算理论基础上,采用两种方法处理实验数据、拟合参数,将折算系数应用于实测数据,结果表明通过引入折算系数,一组两相系统中湿润相有效饱和度与折算毛细压力的关系可用于其它两相。

毛细压力法组装纳米聚合物微球的二维有序排列

通过半连续乳液聚合的方法获得了单分散性好，数均粒径为７０６９ｎｍ的苯乙烯，丙烯酸丁酯和丙烯酸（Ｓｔ／ＢＡ／ＡＡ）高分子微球，并通过毛细压力法，成功地在玻璃基体上组装成了紧密的二维有序排列点阵结构．点阵结构的形成过程可分为成核和增长两个阶段．在二维有序排列形成过程中，微粒之间的相互排斥作用可通过添加一定浓度的电解质来进行调节．组装后的二维有序排列用扫描电镜进行了观察．

非离子表面活性剂对两相系统毛细压力和饱和度关系的影响

表面活性剂至水相的引入将对原先包含纯水两相系统的毛细压力和饱和度关系存在影响。对含有非离子表面活性剂Triton X-100的水-气和水-油两相系统中的毛细压力-饱和度关系曲线进行了试验测定。试验结果表明,同不含表面活性剂的纯水系列相比,在同一饱和度情况下,含有表面活性剂的Triton X-100(0.1%)系列对应的毛细压力水头值都有不同程度的减小,说明在Triton X-100存在的情况下,驱替出同样数量的湿润相体积所需的毛细压力值较小。以van Genuchten关系式为基础的拟合结果表明,在已知纯水系列毛细压力饱和度关系的情况下,对于Triton X-100-气系统的毛细压力饱和度关系,考虑界面张力降低作用引入折算系数得到的拟合值更接近于真实值;而对于Triton X-100-油系统拟合值接近真实值的程度则随多孔介质的不同而有所不同。

多孔介质中毛细压力、饱和度和相对渗透率的确定方法

目前石油溢出或者地下储油罐泄漏等原因引起的土壤和地下水非水相流体(NAPL s)污染问题越来越引起人们的关注,由NAPL s、水和气所组成的两相或三相系统中的多相流问题亦是当前的研究热点。其中毛细压力(h),饱和度(S)和相对渗透率(k)是多孔介质多相流研究中的三个重要参数,在多相流室内试验研究中是主要的物理监测量,而且三者之间基本关系式的确定是多相流模拟时进行流动控制方程求解的前提条件。本文从室内试验和模型关系两个方面综述了土壤中NAPL s、水和气所组成的多相流系统中毛细压力、饱和度和相对渗透率以及它们之间相关关系的确定方法。

深部咸水层超临界CO_2灌注毛细压力对盐沉淀的影响

以江汉盆地江陵凹陷高盐度卤水层为例,采用数值模拟的方法研究了超临界CO2灌注到深部咸水层中毛细压力对盐沉淀的影响及其机理。结果表明:低毛细压力作用下,岩盐固体饱和度与盐度存在着显著的线性关系,高毛细压力作用下,盐度不再是控制岩盐沉淀量的主导因素,即便是较低的盐度也会造成盐沉淀的严重积累,直至完全堵塞孔喉;通过液体流速曲线分段解析,发现较高的毛细压力虽会提高滞留咸水量,但持续的咸水回流对注入性严重受损起着致命作用;另外,盐沉淀还受到注入速率的控制,随CO2注入速率的增加而降低,因此以较高的速率注入CO2可有效缓解盐沉淀的影响。

毛细压力──饱和度关系的试验研究

试验测定了 5种典型土样和砂样的毛细压力与饱和度的关系曲线 ,用 Leverett函数处理试验结果并与前人的结果进行比较分析 ,得出对于渗透率量级在 10 -7～ 10 -9cm2 间的土和均质砂 ,用 Leverett函数折算的无量纲的毛细压力—饱和度关系曲线可以很好地统一到一条曲线上来 ,且α=0 .65的结果更优。实测的不同饱和度情况下毛细压力水头与数学模拟结果的比较计算表明 ,Van Genuchten的表达式更适合于土的情况 ,而 Broods- Corey的表达式则更符合于砂的情况。

多孔介质毛细压力-饱和度的滞后特性

通过对5种不同窄筛分沙样进行吸湿-排湿实验,获得了两种不同湿迁移途径下的毛细压力-饱和度关系曲线。结果表明,吸湿-排湿过程有明显的毛细滞后存在,而且沙样的粒径愈小,滞后效应的影响愈显著。传统的实验数据处理方法使用Leverett-Udell方程进行数据关联,由于J函数忽略了毛细滞后的影响,方法并不十分有效。使用突破压力和恢复压力作为能够表征滞后特性的特征压力,并对吸湿及排湿过程分别按实验数据拟合形状函数,结果表明,能更好地关联实验数据及拟合吸湿-排湿曲线。

多孔介质两相流的统一毛细压力——饱和度关系曲线

有机污染物 ( NAPLs)在地下水非饱和区和饱和区中的运动属于多孔介质中的多相流问题 ,其中毛细压力与饱和度的关系是求解多相流运动方程的基础。前人的研究表明 ,对于一定的多孔介质 ,建立其中任意两相流的统一毛细压力饱和度关系曲线是可能的。利用多孔介质毛细管模型 ,得到了利用气水两相的毛细压力饱和度关系式推求气 -NAPL、水 -NAPL两相的毛细压力饱和度关系的毛细压力折算系数。从而得出对于同一介质中的任意两相流动 ,只要某两相的毛细压力饱和度关系 (一般选择气水两相 )已知 。

基于毛细压力对数的HAM模型改进

针对南海地区极端热湿气候特征,考虑空气渗透过程,以毛细压力对数为湿驱动势,室内外空气参数为边界条件,建立了建筑墙体内一维瞬态热湿耦合传递模型。使用HAMSTAD Benchmark 2、3来验证其准确性,结果显示,计算结果与基准结果具有较高的一致性,说明新建模型可用于计算建筑墙体内包含空气渗透过程的热湿耦合传递。对比了新建模型与已有毛细压力驱动势模型、相对湿度驱动势模型在计算基准案例和实际工况下的适用性、准确性和计算效率。结果表明:新建模型和相对湿度驱动势模型可准确计算两个基准测试,新建模型的收敛速度最快,毛细压力驱动势模型无法完整计算基准案例3;在实际工况下,仅有新建模型和相对湿度驱动势模型可以完成计算,后者收敛速度快、结果波动小。

毛细压力对薄液膜蒸发的影响

介绍了一个考虑毛细压力对液膜在垂直平板上蒸发影响的模型．导出了此过程的控制方程组并用可变步长的Ｒｕｎｇｅ－Ｋｕｔｔａ方法进行数值积分．数值结果与Ｎｕｓｓｅｌｔ膜冷凝理论的分析解进行比较，当液膜变得足够薄时，结果与Ｎｕｓｓｅｌｔ膜理论产生显著偏差．

激光制备微热管复合沟槽吸液芯及毛细压力验证

吸液芯结构是微热管的重要组成部分,其对微热管传热性能起到关键作用。目前,随着微热管的微型化,多种新型吸液芯结构相继提出,有效的拓宽微热管的应用领域。激光刻蚀法已成为制备微热管微型沟槽的高效可行法。借助激光刻蚀技术优势制备出微热管复合沟槽吸液芯,分析复合沟槽结构具有良好的表面质量;然后建立复合沟槽吸液芯毛细压力轴向分布数学模型,得出微热管内毛细压力沿轴向分布情况,证明复合沟槽提供较大的毛细压力,从而具有优异的传热性能。

利用兔离体灌流肺模型评价肺毛细血管压力及血管抵抗分布

目的：介绍一个理想的动物离体灌流肺模型，评价肺血管各部位的压力及血管抵抗纵向分布比率。方法：利用兔离体灌流肺模型，采用肺血流阻断法进行测定。结果：测定值分别为肺动脉压力：２０８６±１８２ ｋ Ｐａ；肺静脉压力：９８７±０６１ ｋ Ｐａ；毛细血管动脉侧压力：１６６３±１０４ ｋ Ｐａ；毛细血管压力：１４３５±１２０ ｋ Ｐａ；毛细血管静脉侧压力：１２１６±１２３ ｋ Ｐａ。通过大动脉、小动脉、小静脉、大静脉各段的抵抗分配比率分别为：３８％ 、２１％ 、２０％ 、２１％ 。结论：这种评价肺血管压力及抵抗分配的方法具有操作简便、测定时间短、定位准确的优点，是一种新型的实验方法。

气-水二相砂介质的饱和度与毛细压力关系研究

采用一种新的动态测试方法,TDR-张力计-数据采集器联用,动态测定沙柱中气-水二相条件下饱和度与毛细压力(S-p)关系曲线。对各组成仪器的工作原理,以及TDR和张力计的标定方法做了具体介绍,对实验装置的稳定性也进行了专门测试。结果表明,TDR-张力计-数据采集器联用装置可安全准确快速测量出气-水二相条件下饱和度与毛细压力关系的动态变化。

球形空腔内气液两相毛细压力与饱和度的关系

毛细压力与饱和度的关系是多孔介质多相流最基本、最重要的关系之一。综述了毛细压力与饱和度关系的研究现状,列举了多种毛细压力与饱和度关系模型,展现了Leverett-J函数的发展历程。在此基础上以单个球形空腔内气液两相流体为研究对象,依据几何分析推导得到了固液接触角分别为10°、30°、60°和90°时毛细压力随饱和度的变化关系,计算结果与文献中的实验结果具有相同的变化趋势,从而很好地说明了毛细压力与饱和度关系曲线的变化特征。

毛细压力原理在砂土基坑护壁开挖工程中的应用

某一级公路湿地内有众多桥梁墩台基坑施工,针对地基土层情况,分析了毛细水对砂性土护坡的有利作用,通过多方案比较,基坑支护采用井点降水加放坡开挖,既顺利完成了墩台施工,又取得了较好的经济效益。

基于多孔介质毛细压力探讨预冷风速对蒜薹失水的影响

本文以含湿多孔介质微观结构的分形特性为基础,利用软件对蒜薹横切面显微图像进行二值化处理,并以此模型计算蒜薹贮藏过程中水分迁移参数—平均毛细压力。通过定期对预冷风速分别为0 m/s(未预冷,对照组)、1.0 m/s、1.5m/s和2.0m/s的蒜薹进行平均毛细压力的计算和失水率的测定,探究经不同预冷工艺处理后蒜薹在贮藏过程中水分迁移的分形特性,为深入探索采后果蔬内部孔隙水分传递特性提供理论基础。结果表明,与直接贮藏、1.5 m/s预冷风速和2 m/s预冷风速三种预冷处理工况相比,1.0 m/s风速的预冷处理对蒜薹多孔介质毛细压力变化影响较明显。不同预冷风速处理在贮藏后期(30 d^135 d)显著促进了蒜薹失重率的增大,不利于蒜薹体内水分的保持,至贮藏结束,四种工况下失重率分别为:3.60%-1、3.54%-1.5、3.89%-2和3.16%-CK,其中2.0 m/s风速的预冷处理效果最不利于蒜薹水分的保持。