多孔介质中固体体积分数与颗粒尺度对流体绝对渗透率的影响  

Effect of the Absolute Permeability between Solid Volume Fraction and the Solid Particle Size in Porous Medium Fluid

作　　者：乔太斌 杨玉双 李如如 白娟娟[1] 聂一行[1] 

机构地区：[1]山西大学理论物理研究所,山西太原030006 [2]澳大利亚联邦科学与工业研究组织 [3]山西大学物理电子工程学院,山西太原030006

出　　处：《山西大学学报（自然科学版）》2017年第1期92-99,共8页Journal of Shanxi University(Natural Science Edition)

基　　金：国家973计划(2014CB239004);国家自然科学基金(21206087)

摘　　要：多孔介质渗透率是影响流体流动的重要因素,对多孔介质渗透率的研究在油气开采、地下水文学等工程技术领域具有实际的应用价值。本文通过在立方体空间中随机填充球形固体颗粒生成不同固体体积分数和颗粒半径的三维多孔介质数值模型。利用格子玻尔兹曼法模拟流体在这些模型中的流动并计算得到不同固体体积分数和颗粒半径下多孔介质模型的渗透率,分析了多孔介质中固体颗粒半径和体积分数对渗透率的影响,并通过数据拟合得到了渗透率关于固体颗粒半径和体积分数的函数关系。通过与二维多孔介质中渗透率关于孔隙率和固体颗粒粒径的函数关系对比,发现在三维多孔介质中,渗透率与固体体积分数和粒径之间具有与二维情况下类似的幂律指数关系。Permeability is an important parameter describing the fluid transport property of porous media.The quantitative knowledge of such property has practical relevance in oil and gas exploitation and groundwater engineering.The porous media is simulated in 3Dby random filling of spherical solid grains in a simple-cubic lattice with various bulk solid volume fractions and grain radii.Using a Lattice Boltzmann Method（LBM）,the fluid flow is simulated and the permeability has been computed in those porous media,with various values of bulk solid volume fractions and spherical solid grain radii.A quantitative relationship has been derived from the numerical results connecting the bulk permeability,the bulk solid volume fractions and the solid grain radius.The relationship is similar to that in two-dimensions.

关 键 词：多孔介质 渗透率 格子玻尔兹曼法 

分 类 号：O469[理学—凝聚态物理]