基于SPH的页岩微尺度流动模拟

来源 :第十届全国流体力学学术会议 | 被引量 : 0次 | 上传用户:coldblast
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  在页岩气开采过程中,由于水的存在,流动通道内会出现气水两相同时流动的情况,而对于微纳尺度的流动而言,表面张力会在流动过程中占据主导地位,水的存在会堵塞流动通道,造成“水堵”现象。因此,气水两相界面的流动机理和力学性质对于分析气体在页岩中的流动状态而言至关重要。
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本文介绍了作者在多区域流动问题上的一些进展,包括物理建模、数值算法和计算机模拟。首先我们提出了一系列的数值方法来捕捉多区域系统中存在的界面网络的时间演化。这些方法包括一种新颖的界面网络输运追踪格式,一种高阶精度重新初始化算法,和一种快速界面结构重构方法。这些方法具有高效、高精度、鲁棒和数值一致的优点,并且提供了一种与其他物理耦合的框架。
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本文以Hartmann的人工粘性激波捕捉方法为基础,提出了一种基于通量阶跃的高精度间断Galerkin人工粘性激波捕捉方法,该方法形式简单,可向非均匀网格进行推广,编程易于实现。数值试验表明,对于等熵涡算例和高阶曲网格的圆柱算例,在大于二阶的情况下,该方法能有效保证解的精度,对光滑区的影响很小。
本文提出了一种模拟大密度比多相流的界面格子玻尔兹曼通量求解器(ILBFS)。不同于传统的有限体积多相流求解器,是利用宏观物理量来计算单元边界通量,ILBFS利用Chapman-Enskog展开重构宏观控制方程的对流项和扩散项,然后利用格子玻尔兹曼方程的局部解来计算单元边界通量。
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