孔隙滲流的案例
微納米孔隙滲流及細顆粒遷移運動 ￥1500
本案例首先基于圖像處理方法將SEM二維掃描圖像的孔隙模型進行了提取，如圖1所示。將提取的孔隙網絡模型導入有限元軟件中進行滲流模擬，模擬結果如圖2所示。
圖1 二維孔隙網絡模型，圖中藍色部分為孔隙部分，紅色部分為巖體部分
圖2 孔隙滲流場及孔隙內細顆粒遷移運動過程
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comsol微觀孔隙流與等效滲流模型 ￥10
提供孔隙型介質模型建立方法，孔隙型介質中流動模擬及等效滲透率轉化案例。
土石混合體多相多物理場耦合數值仿真 ￥5000
基于COMSOL軟件對土石混合體進行了數值仿真，考慮了土石混合體孔隙變化，細顆粒侵蝕，骨架結構變形，此問題是一個多場（滲流場、變形場、應力場、損傷場）多相介質（土顆粒集合體，塊石，空隙，孔隙）耦合的復雜問題。仿真結果如圖2所示。
圖1 幾何模型
顆粒運動分布
應力分布
孔隙滲流下的細顆粒遷移運動
圖2 數值仿真結果
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數字巖心三維重建及滲流仿真 ￥3000
一直以來數值模擬就是研究巖石滲流性質的重要方法,通過模擬巖石中流體的運動和分布狀態,來確定各種流體在巖石中的絕對滲透率和相對滲透率,研究微觀尺度的滲流機理,為儲層評價提供依據.利用數值模擬方法可以減少實驗室滲流實驗,省時省力且直觀準確.目前,滲流數值模擬的方法眾多,從宏觀和微觀兩個尺度都可以,宏觀尺度的模擬主要是求解一系列微分方程來來確定巖石中流體的流速場;而微觀尺度的模擬主要有兩種思路,一種是以整體數字巖心為基礎,考慮邊界條件,采用有限元,格子玻爾茲曼等方法來確定巖石滲流性質,另一種是先建立孔隙網絡模型,采用孔隙級流動模擬理論和方法進行流動模擬并獲得巖石的滲流參數.
孔隙級的滲流數值模擬是研究巖心滲流的重要方法,隨著近年來 CT掃描等微觀成像和數字巖心的發展,滲流模擬研究能更好的貼近真實微觀結構,而孔隙網絡模型長久以來就是研究孔隙級滲流的基礎。
本篇文檔通過掃描電鏡SEM方法獲取了高精度的二維圖片，基于FIB連續切片掃描數據，采用MIMICS三重構軟件對數字巖心進行了重構，反應了真實的數字巖心的形貌，并獲得了局部聯通的孔隙網絡模型。采用COMSOL軟件進行了微觀滲流的模擬。
三維重建模型如圖所示：
滲流流線分析結果如圖所示：
展開 
三維數字巖心重建及滲流仿真
本文展示了三維數字巖心重建后的孔隙網絡模型及滲流仿真結果，如圖所示：
孔隙網絡模型
有限元網格模型
滲流速度場
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ABAQUS模擬多孔介質流體流動之地層排水固結
（3）分析步：
Step1：地應力自動平衡分析步；
Step2：模型頂部孔隙壓力降為零，開始100s排水。
（4）荷載：
重力、頂部表面作用22MPa垂向壓應力
（5）邊界條件：
圖2
（6）初始條件：
初始孔隙比：0.1；
初始孔隙壓力：10MPa
（7）模擬結果：
圖3 初始地應力自動平衡法結果
圖4 path1
圖5 沿path1壓力梯度
圖6 沿path1 滲流流速變化
來源：ABAQUS大世界公眾號
AbyssFish四參數隨機生長2D軟件 V1版本 ￥296
更新說明：
AbyssFish四參數隨機生長2D軟件V1.1版本更新，新增孔隙邊界平滑處理功能。
四參數隨機生長法(QSGS)可在一定程度上進行孔隙結構的模擬，但由于其孔隙生長極為離散，因此很難將其應用于有限元軟件內進一步進行模擬計算。AbyssFish四參數隨機生長2D軟件V1.1版本在四參數隨機生長法的基礎上進行了改良優化，采用聚集算法將離散的像素點集中到一起，并對孔隙的邊緣進行平滑處理，同時內置算法保證了在處理前后的孔隙率保持一致，減少了離散孔隙結構。
改進的隨機生長算法同樣可將每一步結果進行輸出，保存生成過程。
優化后的四參數隨機生長法可處理為CAD文件，可導入COMSOL、ANSYS、Fluent、Abaqus等軟件進行孔隙結構、微觀滲流、金屬晶格、金屬侵蝕等方面的模擬。
說明提醒
軟件需要注冊，注冊后可永久使用，版本更新不影響注冊狀態，注冊請聯系QQ：1135122921
更新日志
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2023/03/07 V1.0 版發布
1、軟件發布，支持四參數隨機生長（兩相）。
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2023/03/08 V1.1 版發布
1、新增粒子聚集邊緣平滑功能。
2、精簡軟件大小。
展開 comsol巖土凍土裂隙滲流多孔介質培訓
第一講：Comsol簡介與基本操作
lComsol在巖土工程中的應用 幾何模型構建
l從CAD導入幾何模型網格劃分后處理技術簡介
lComsol與Abaqus的比較
l第二講：邊坡在自重力作用下的變形
第三講：Comsol中邊坡自重力平衡技術
第四講：基于強度折減法的邊坡穩定性計算
第五講：降雨條件下邊坡滲流穩定性
第六講：庫水位升降條件下土石壩滲流穩定性
第七講：基于Comsol的邊坡雙重介質（孔隙+裂隙）滲流
第八講：凍融條件下土柱熱-水-力多場耦合模型
第九講：其它工程案例講解解疑拓展（培訓完長期解疑答惑）
第十講：學員可帶自己案例模型讓老師指導解疑
如果您在用（PFC.FLAC,ABAQUS,等巖土工程仿真軟件）請報名參加培訓
培訓福利：
有長期微信解疑群，幫助學員指導解疑，直到問題解決，這次參加完培訓可以免費參加下次培訓，
培訓資料為紙質版和PPT,還有案例模型都將提供給學員
優惠名額僅前15名；24個小時培訓時長培訓內容的深度層層遞進，從初學入門到理解掌握，再到精通老手，玩轉Comsol，達到無師自通的地步，不僅學會Comsol軟件操作，還能理解巖土多物理場耦合理論及其在Comsol中的實現，甚至能夠通過所學進行類似工程問題的應用研究，以及從事更深入的科研理論研究
聯系人：武老師 電話（微信同號）：15803881035
郵箱：wu15803881035@126.com qq: 2409348792
展開 有限元軟件對比
目前SciFEA-GPU在材料固化、巖石破裂、瓦斯運移、孔隙介質滲流均有成功應用，隱式算法的計算效率是單CPU的6-8倍，顯式算法在30倍左右。目前，北京超算提供計算GPU加速引擎和GPU并行計算軟件開發定制服務。
有限元分析
目前SciFEA-GPU在材料固化、巖石破裂、瓦斯運移、孔隙介質滲流均有成功應用，隱式算法的計算效率是單CPU的6-8倍，顯式算法在30倍左右。目前，北京超算提供計算GPU加速引擎和GPU并行計算軟件開發定制服務。
COMSOL Multiphysics以其獨特的軟件設計理念，成功地實現了任意多物理場、直接、雙向實時耦合，在全球領先的數值仿真領域里得到廣泛的應用。 在全球各著名高校，COMSOL Multiphysic已經成為教授有限元方法以及多物理場耦合分析的標準工具，在全球500強企業中，COMSOL Multiphysic被視作提升核心競爭力，增強創新能力，加速研發的重要工具。 2006年COMSOL Multiphysics再次被NASA技術雜志選為"本年度最佳上榜產品"，NASA技術雜志主編點評到，"當選為 NASA科學家所選出的年度最佳CAE產品的優勝者，表明COMSOL Multiphysics是對工程領域最有價值和意義的產品。"
展開 巖土-滲透試驗(常水頭滲流實驗)
水在土中的滲流是在土顆粒間的孔隙中發生的。由于土體孔隙的形狀、大小及分布極為復雜，導致滲流水質點的運動軌跡很不規則，如果只著眼于這種真實滲流情況的研究，不僅會使理論分析復雜化，同時也會使試驗觀察變得異常困難。考慮到實際工程中并不需要了解具體孔隙中的滲流情況，因而可以對滲流作出如下的簡化：一是不考慮滲流路徑的迂回曲折，只分析它的主要流向；二是不考慮土體中的顆粒的影響，認為孔隙和土粒所占的空間的總和均被滲流所充滿。作了這種簡化后的滲流其實只是一種假想的土體滲流，稱為滲流模型。為了使滲流模型在滲流特性上與真實的滲流相一致，它還應該符合以下要求。
(1)在同一過水斷面，滲流模型的流量等于真實滲流的流量。
(2)在任一截面上，滲流模型的壓力與真實滲流的壓力相等。
(3)在相同體積內，滲流模型所受到的阻力與真實滲流所受到的阻力相等。
直接測定的方法有：(1)常水頭滲透試驗；(2)變水頭滲透試驗；(3)現場抽、注水試驗。間接的方法有：(1)從固結試驗中推算；(2)水平毛細管試驗；(3)利用海森(Hazen)公式，從顆粒大小來推算。通常在土工試驗規程和手冊中，列有常水頭試驗和變水頭試驗兩種。常水頭試驗適用于k=10-2~10-3cm/s的土；變水頭試驗適用于h=10-3cm/s以下的土。因此，試驗時，可以從事先進行的顆粒大小分析中，估計滲透系數的大致范圍，選擇試驗方法。
常水頭滲透試驗適用于強透水性的粗粒土（k>10-3cm/s).本試驗采用純水，應在試驗前用抽氣法或煮沸法脫氣，以排除氣泡的影響。
展開 
靜態液化的可能性 (static liquefaction)
關鍵因素
導致靜態液化破壞的關鍵因素包括：
(1) 高潛水位和排水不充分導致孔隙壓力過大
(2) 松散、未固結的尾礦，容易發生未排水破壞和液化
(3) 邊坡不穩定和變形可能導致液化的觸發條件
(4) 強降雨或地震震動會進一步擾動松散的尾礦并導致孔隙壓力增加
因此，穩定性評估標準和排水控制措施對于管理液化風險至關重要。尾礦壩的穩定性分析至關重要，需要評估安全系數、變形、滲流、孔隙壓力、液化勢和破壞模式等因素，以確保尾礦壩的穩定性，但目前預測精確的破壞模式仍然是一個挑戰。另一方面，強降雨引起的溢流和侵蝕可能會導致尾礦壩潰壩，這凸顯了有效風險管理策略的必要性，通過適當排水和尾礦固結以減輕液化風險。地震液化也是尾礦壩的主要風險，因為地震引起的循環剪應力也會引發液化。過去幾十年來，靜態液化和地震液化都是許多尾礦壩潰壩的罪魁禍首。
文章來源：計算巖土力學
展開 想學習的抓緊時間，本周六就開課了
數值模擬初期只是分析簡單的單一物理場問題，而數值模擬發展到今天，多物理場和耦合物理場已經開始得到重視
comsol是一款有著強大計算能力和物理場耦合仿真能力的有限元軟件，受到廣大工程科研人員的青睞
COMSOL Multiphysics多物理場耦合巖土工程專題線上培訓
第一講：Comsol簡介與基本操作
Comsol在巖土工程中的應用 幾何模型構建
從CAD導入幾何模型網格劃分后處理技術簡介
Comsol與Abaqus的比較
第二講：邊坡在自重力作用下的變形
第三講：Comsol中邊坡自重力平衡技術
第四講：基于強度折減法的邊坡穩定性計算
第五講：降雨條件下邊坡滲流穩定性
第六講：庫水位升降條件下土石壩滲流穩定性
第七講：基于Comsol的邊坡雙重介質（孔隙+裂隙）滲流
第八講：凍融條件下土柱熱-水-力多場耦合模型
第九講：其它工程案例講解解疑拓展（培訓完長期解疑答惑）
第十講：學員可帶自己案例模型讓老師指導解疑
COMSOL 在混凝土耐久性方面運用
混凝土多相細觀骨料模型實現
細觀混凝土中氯離子擴散的 COMSOL 實現
細觀混凝土中濃度場與反應場耦合
裂紋自愈合條件下混凝土中氯離子擴散-結合的 COMSOL 實現
comsol流固耦合流體傳熱激光專題線上培訓
COMSOL軟件入門
仿真框架建立及軟件基本操作 初識COMSOL仿真
2、COMSOL軟件基本操作?
展開 流體仿真軟件VirtualFlow：Level-set在多相流模擬中的應用
Level-set方法可以用于模擬注水過程中的油水兩相流動，幫助工程師更好地理解油水在油藏孔隙介質中的滲流規律，預測注水波前的推進速度和形態，以及優化注水方案，提高注水效果和原油采收率。此外，在石油工程中還涉及到諸如油井井筒內的氣液兩相流動、油氣水三相分離等多相流問題，Level-set方法也可以為這些設備的設計和優化提供理論支持和技術指導。
圖 4.1臥式三相分離器模擬
3.2 水利工程
潰壩是一種常見的水利工程災害，當壩體突然破裂時，大量的水體快速下泄，會對下游地區造成嚴重的洪澇災害和人員傷亡。利用Level-set方法可以對潰壩過程中水流的演化過程進行模擬，包括壩體破裂后的流體運動、水面形狀的變化以及流體與河床、障礙物等邊界的相互作用等，從而為潰壩風險評估、洪水預警和防洪措施制定提供重要的依據。同時，在水利工程建設中的其他多相流問題，如水庫的水位調節、泄洪建筑物的水流流態分析、水利樞紐中的泥沙輸移等，Level-set方法也能夠發揮重要作用，幫助工程師優化工程設計，提高工程的安全性和運行效率。
圖 4.2溢洪道場景
圖 4.3潰壩場景
3.3 化工領域
在化工生產中，許多化學反應過程都涉及到多相流現象，如氣液反應、液液萃取、氣液固三相流化床反應等。Level-set方法可以用于模擬這些過程中的相間傳熱、傳質和化學反應等復雜現象，幫助研究人員深入理解反應過程的物理化學機制，優化反應器的結構和操作條件，提高反應效率和產品質量。例如，在液液萃取過程中，通過模擬兩相液體在萃取設備內的流動和混合情況，可以確定最佳的設備參數和操作參數，實現高效、節能的萃取分離過程。
展開 COMSOL Multiphysics多物理場耦合巖土工程專題線上培訓班
（案例四）
l 降雨邊坡模型存在的科學問題
l 非飽和滲流理論
l 滲流-應力耦合原理
l Comsol中非飽和滲流-應力耦合的接口選擇
l Comsol中非飽和滲流-應力耦合的方法原理
l Comsol中降雨邊界條件的設置
l 如何平衡初始應力和初始孔壓
l 如何計算降雨對邊坡變形的影響
l 如何計算降雨過程中邊坡穩定系數的變化
? 第六講：庫水位升降條件下土石壩滲流穩定性（案例五）
l 土石壩模型的科學問題
l 在Abaqus中如何實現庫水位升降條件
l 在Comsol中如何實現庫水位升降條件
l 如何構造時空變化函數
l 土石壩的邊界條件
l 如何平衡初始應力和初始孔壓
l 如何計算庫水位升降對土石壩變形的影響
l 如何計算庫水位升降過程中土石壩穩定系數的變化
? 第七講：基于Comsol的邊坡雙重介質（孔隙+裂隙）滲流（案例六）
l 裂隙巖體滲流存在的問題
l Comsol中裂隙滲流理論
l Comsol中雙重介質滲流理論
l 在Comsol中如何實現裂隙巖體雙重介質滲流
l 降雨條件下裂隙巖體邊坡雙重介質滲流模型
l 如何實現雙重介質滲流對裂隙巖體邊坡應力變形的影響
? 第八講：凍融條件下土柱熱-水-力多場耦合模型（案例七）
l 凍土研究的工程意義
l 凍融條件下的巖土科學問題
l 凍融原理
l 如何通過熱-水-力耦合實現凍融過程
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