溶质运移中多孔介质弥散度影响因素的SPH模拟研究

• 作者: 白冰 饶登宇
• 来源期刊: 水利学报
• 学科: 工学
• 关键词: 多孔介质 孔隙尺度 光滑粒子法 溶质运移 弥散度
• 年，卷（期）: 2019,（7）
• 页码范围: 824-834
• 页数: 11页
• 分类号: TV16
• 字数: 6401字
• 语种: 中文
• DOI: 10.13243/j.cnki.slxb.20190021

摘要

借助光滑粒子流体动力学(SPH)方法,本文从流体质点运动和溶质扩散的物理本质出发,设计并进行孔隙尺度下多孔介质中溶质运移的仿真实验,进而分析多孔介质弥散度影响因素,并讨论弥散度与多孔介质结构参数的关系.通过离散化N-S方程和Fick扩散方程,建立描述孔隙水流动的SPH水动力模型和描述溶质分子扩散的扩散模型,求解出在低Pe数下对流扩散方程的一维定解问题,检验了模型的准确性.在高Pe数流场中,进行了恒定流速的黏性流体穿透多孔介质薄层的仿真实验,计算结果可准确模拟出过水断面上各流体质点的流速差异、流体质点在多孔介质中的弥散过程以及流体质点的迂曲绕流过程;通过建立三段理想化的孔隙通道模型,发现在迂曲路径相同时,速度差对机械弥散度仍有显著影响.最后,为探究弥散度与多孔介质结构参数的关系,生成了多组随机粒径的二维多孔介质进行溶质穿透仿真实验.计算结果表明,弥散度与流速变异系数、迂曲度、迂曲路径差以及不均匀系数大致呈正相关,与孔隙率呈负相关.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	白冰	北京交通大学土木建筑工程学院	76	962	18.0	29.0
2	饶登宇	北京交通大学土木建筑工程学院	4	6	2.0	2.0