氣固耦合的案例
煤與瓦斯氣固耦合模型 ￥200
立足于消除煤層滲透及擴散特性對于煤與瓦斯氣固耦合模型的干擾，在分析首采煤層所處應(yīng)力狀態(tài)特點的基礎(chǔ)上，建立更符合煤體的孔隙裂隙二重介質(zhì)特性的修正的P-M滲透率模型，提出考慮解吸–擴散效應(yīng)及Klinkenberg效應(yīng)的煤與瓦斯氣固耦合模型，詳細(xì)闡述多物理場之間的耦合作用關(guān)系。應(yīng)用該模型模擬分析深部首采層順層鉆孔預(yù)抽消突過程中煤層瓦斯壓力及滲透率的演化規(guī)律。
參考文獻：劉清泉,程遠(yuǎn)平,李偉等.深部低透氣性首采層煤與瓦斯氣固耦合模型[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報,2015,34(S1):2749-2758.
深部低透氣性首采層煤與瓦斯氣固耦合模型_劉清泉.pdf
有需要該模型的，請聯(lián)系我QQ:1045343728。
展開 技術(shù)鄰周報Q18：結(jié)構(gòu)設(shè)計/Abauqs/氣固耦合/NVH/巖土/iSolver/超彈模型/CFD/動力總成...
2、不同擴散模型下煤與瓦斯氣固耦合
作者：康康學(xué)長
鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1829822
本文章主要通過介紹不同擴散模型下煤與瓦斯氣固耦合案列，探討基質(zhì)中瓦斯擴散對瓦斯抽采流量以及抽擦效果的影響。首先擴散模型分為3類：(1)雙孔擴散模型(2)單孔擴散模型(3)動態(tài)時變擴散模型。
3、Abaqus疑難雜癥——局部坐標(biāo)系的那些事兒
作者：
易公子
鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1829859
本篇文章將詳細(xì)講解Abaqus/CAE中局部坐標(biāo)系的一些故事，內(nèi)容來源于本人平時學(xué)習(xí)軟件時的心得和官方在線手冊以及曹金鳳老師、石亦平博士編寫的《ABAQUS有限元分析常見問題解答》，分為基礎(chǔ)小白篇（面向初學(xué)者）和高手進階篇（面向中級Abaqus仿真師）。
4、新能源汽車驅(qū)動電機NVH仿真中的電磁力處理
作者：
沉魚落雁
鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1829916
電機NVH是一個多物理場耦合的問題，其中涉及到的電磁、機構(gòu)運動、熱流等領(lǐng)域，對應(yīng)仿真也需要采用多個不同領(lǐng)域的求解器聯(lián)合求解。目前，對于由于電磁載荷引起的電機噪聲仿真一般采取先進行電磁仿真提取電磁力，然后將提取的電磁力加載到結(jié)構(gòu)有限元模型上進行結(jié)構(gòu)振動噪聲仿真的流程。
展開 煤層氣微波注熱的電磁-熱-流-固全耦合模型
煤儲層的微波注熱增產(chǎn)示意圖
煤層內(nèi)的瓦斯運移涉及煤體變形、氣體滑移、吸附導(dǎo)致的基質(zhì)收縮/膨脹、及熱傳遞，研究瓦斯運移必須兼顧各物理場的交互耦合。溫度是影響煤體變形及瓦斯運移的關(guān)鍵。瓦斯賦存具有極強的溫度敏感性；煤的異質(zhì)性可能會引發(fā)不均勻受熱從而產(chǎn)生熱應(yīng)力，這些熱應(yīng)力會引起煤體形變并改造滲透率；煤體升溫會驅(qū)使氣體從煤基質(zhì)中解吸出來并處于一種自由、活躍狀態(tài)。溫度的升高會促使瓦斯由吸附態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橛坞x態(tài)，微波熱改造會導(dǎo)致煤層溫度及含水率的改變，從而觸發(fā)復(fù)雜的氣-固耦合作用。近年來，眾多學(xué)者為定量表征煤層氣開采中復(fù)雜的氣-固耦合過程已建立了一系列數(shù)值模型，然而涉及微波電磁-熱耦合效應(yīng)的煤儲層滲透率模型罕有報道。本模型的首先通過介質(zhì)損耗將電磁場與傳熱場聯(lián)立起來以實現(xiàn)微波注熱，這是一個雙場雙耦合過程；然后，通過熱膨脹耦合模塊、熱流動耦合模塊、熱解吸效應(yīng)、吸附膨脹效應(yīng)建立起滲透率模型并將傳熱場、固體力學(xué)場及滲流場耦合起來，這是一個多場耦合過程；最終建立起一個電磁-熱-流-固全耦合模型。
煤儲層微波注熱的電磁-熱-流-固全耦合模型
利用 COMSOL 建立一個煤儲層模型，見圖 7-4，模型尺寸為 20 m×6 m，模型中間布置一個瓦斯抽采鉆孔（直徑為 0.075 m）；模型兩側(cè)布置兩個微波源，將微波源簡化為兩個矩形波導(dǎo)。
煤儲層微波注熱幾何模型
使用COMSOL5.6版本得到的幾個云圖如下：
煤儲層溫度云圖
煤儲層瓦斯含量云圖
煤儲層滲透率比值(k/k0)云圖
注：以上文字及部分圖片來自于論文《微波輻射下煤體熱力響應(yīng) 及其流-固耦合機制研究》。
展開 接fluent流固耦合，氣液，氣固兩相流，pbm氣泡碰撞，破
接fluent流固耦合，氣液，氣固兩相流，pbm氣泡碰撞，破碎，pbm顆粒碰撞長大，udf碰撞機理，動量源，質(zhì)量源，能量源，顆粒壁面吸附，初始化溫度場，流場相關(guān)udf等。
頁巖氣生產(chǎn)過程中的流固耦合模型comsol復(fù)現(xiàn) ￥100
<p>論文原文：What Factors Control Shale-Gas Production and Production-Decline Trend in Fractured Systems: A Comprehensive Analysis and Investigation</p><p><br></p><p>這篇論文深入探討了在頁巖氣生產(chǎn)過程中，頁巖氣井產(chǎn)量總是會迅速降低的深層原因。</p><p>頁巖氣儲層的孔隙度、孔徑、滲透率都非常低，在這種環(huán)境下基質(zhì)和裂縫中的流動狀態(tài)會有很大差異，同時頁巖氣開采導(dǎo)致孔隙壓力降低，頁巖骨架承受的有效應(yīng)力提高造成孔隙度、滲透率的降低，最終在宏觀上呈現(xiàn)出頁巖氣產(chǎn)量下降。
展開 煤層氣注熱開采的熱流-固-全耦合模型
基于朱萬成老師于2011年發(fā)表的文章《A model of coal–gas interaction under variable temperatures》，建模?？刂品匠倘缦滤荆?得到的部分結(jié)果如下：
瓦斯壓力云圖
溫度云圖
可以通過請私信聯(lián)系我。帖子有限，僅作部分展示。
不同載荷條件下煤與瓦斯氣固耦合模型及其滲透率演化
瓦斯抽采或煤層氣開采過程中，煤層的滲透率隨著載荷條件發(fā)生變化也發(fā)生變化。傳統(tǒng)的PM滲透率模型應(yīng)用范圍比較局限，其僅適用于單軸壓縮且煤層上覆載荷不發(fā)生變化，對于復(fù)雜煤層的載荷發(fā)生變化，則就不適應(yīng)。本案列通過選取兩個不同的滲透率模型，其一是Zhang等人提出的應(yīng)用范圍更廣泛的模型，其二是在煤層滲透率使用廣泛的PM模型。煤層周圍載荷發(fā)生變化，探究煤層變形、基質(zhì)變形、孔壓變化對煤層滲透率的影響，以及討論PM模型的局限。
工況一：單軸壓縮，上覆載荷無變化。如上圖幾何模型所示，其左右下邊界為約束邊界，上邊界為固體載荷垂直應(yīng)力。此模型，采用(1)雙重孔隙-裂隙介質(zhì)模型；(2)僅考慮裂隙滲流。在(1)中雙重介質(zhì)模型中，采用改進的Zhang的滲透率模型以及PM模型,在Zhang的模型，分為(a)考慮基質(zhì)變形和孔壓變化；(b)僅考慮孔壓變化。在(2)中采用PM滲透率模型。
雙重介質(zhì)模型中改進的PM滲透率模型
雙重介質(zhì)模型中改進的ZHANG的滲透率模型
單軸壓縮情況下各滲透率演化
ZHANG的滲透率模型考慮煤層變形對有效應(yīng)力、滲透率的影響，而PM模型未考慮煤層變形對滲透壓率影響。鉆孔附近的煤層變形較大，導(dǎo)致鉆孔附近的煤體滲透率比值增大的幅度更大。未考慮基質(zhì)變形的ZHANG的模型，滲透率演化的趨勢和考慮基質(zhì)變形的演化趨勢相反，可以看到基質(zhì)變形對滲透率的影響較大。
考慮基質(zhì)變時的體應(yīng)變
未考慮基質(zhì)變時的體應(yīng)變
從煤體變形的體應(yīng)變可以看出，考慮基質(zhì)變形時的體應(yīng)變小于未考慮基質(zhì)變形時的體應(yīng)變，可能與煤基質(zhì)收縮有關(guān)系。同時，考慮基質(zhì)變形時在鉆孔附近的y方向的位移大于周圍的位移，這個區(qū)域收到煤基質(zhì)影響范圍更大。
展開 考慮塑性破壞的高瓦斯煤層水力沖孔氣液固耦合模型
水力沖洗技術(shù)起源于20世紀(jì)80年代，主要用于提高美國圣胡安盆地煤層氣的采收率。利用高壓水沖洗煤壁，將破碎的煤塊帶出，在煤層中形成一定的空腔，將應(yīng)力傳遞到鉆孔周圍，達到卸壓的效果。鉆孔周圍的擾動使鉆孔周圍產(chǎn)生大量新的裂隙，改變了煤體的孔隙度，從而提高了煤層的滲透性。建立了考慮煤體塑性破壞的水力沖煤多場耦合模型，利用COMSOL Multiphysics軟件研究水力沖孔過程的機理和變量的演化規(guī)律。煤層水力沖孔涉及到巖體塑性變形、瓦斯吸附等多物理量的相互作用。為實現(xiàn)水力沖孔強化采氣復(fù)雜的應(yīng)力-損傷-滲流耦合過程，提出了以下假設(shè)：
(1)發(fā)生塑性變形以及產(chǎn)生新的裂隙，而彈性變形僅改變裂隙的孔徑。(2)水力沖孔引起的煤體塑性變形是一個產(chǎn)生新的裂隙和破壞原有煤體基質(zhì)的過程。塑性破壞后的煤體被視為具有較小基質(zhì)和較多裂隙的彈性介質(zhì)，如圖1（a）所示。(3)煤體是具有孔隙的雙重連續(xù)介質(zhì)。自由氣體被認(rèn)為是理想狀態(tài)氣體。(4)吸附氣和游離氣主要存在于孔隙和裂隙中，而水僅存在于裂隙中并在裂隙中運移，氣體和水的輸運過程如圖1（b）所示。(5)氣體的擴散過程服從菲克擴散定律，氣體和水的滲流過程服從達西定律。(6)拉應(yīng)力為正，壓應(yīng)力為負(fù)。
圖1 氣體運移過程
基質(zhì)中瓦斯擴散方程：
瓦斯、水滲流控制方程：
煤體變形控制方程：
破壞判斷準(zhǔn)則（D-P準(zhǔn)則）：
裂隙率控制方程：
幾何模型與邊界條件：
圖2 幾何模型及邊界條件
部分圖片展示
圖3 鉆孔周圍滲透率分布
圖4 鉆孔周圍瓦斯壓力分布
圖5 鉆孔周圍瓦斯飽和度分布
圖6 鉆孔周圍瓦斯壓力分布
展開 積鼎 VirtualFlow 案例 | 環(huán)路熱管相變換熱模擬，實現(xiàn)微通道氣液兩相、單相及流固耦合仿真計算
方案總結(jié)
本軟件可以對流體回路的部件及換熱器等進行微觀的氣液兩相、單相、流固耦合等模擬仿真計算，提取所仿真的物理現(xiàn)象及趨勢，并與理論計算比較驗證。以用戶提供的某型熱管物理參數(shù)為輸入，可以仿真計算該型熱管隨著功率變化的瞬態(tài)溫度變化趨勢，仿真獲得的結(jié)果與用戶提供的實驗結(jié)果相比較，趨勢一致。
相變和瞬態(tài)計算的精度和收斂性，一直以來都是流體仿真的難點。本軟件通過算法和工程實踐相結(jié)合，可以高精度的模擬環(huán)路熱管中吸液芯的毛細(xì)現(xiàn)象、蒸發(fā)冷凝等相變過程，填補國產(chǎn)軟件在這個領(lǐng)域的空白，同時計算精度和效率比肩國外主流軟件。
基于軟件在沸騰換熱、冷凝換熱和毛細(xì)力現(xiàn)象等方面有高精度的預(yù)測能力，所以可以在化工、核電、汽車、電子電器、生物等相變換熱場景較多的行業(yè)進行推廣應(yīng)用。
展開 【6月10日項目懸賞】
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【單號7204】
預(yù)算范圍：1500
使用軟件：優(yōu)先使用Fluent軟件
需求描述：細(xì)觀尺度下多孔材料氣固耦合傳熱分析 我已經(jīng)建立好了多孔材料的代表性體積單元，希望您在周期性邊界條件下模擬一定壓力下空氣在多孔材料中的傳質(zhì)傳熱過程（如圖所示，不需要計算輻射傳熱），可以計算滲透壓，氣體傳輸速率和多孔材料的有效熱導(dǎo)率。
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【單號7228】
預(yù)算范圍：500
使用軟件：ABAQUS
需求描述：已有現(xiàn)成的車軌路基耦合動力學(xué)基礎(chǔ)模型，想要加上路基不均勻沉降和軌道不平順的工況。
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展開 RFPA的系統(tǒng)進程及特點
⑤ 新的RFPA2D軟件系統(tǒng)增加了對流固耦合（如：水力壓裂、底板突水、水工中巖石、體滲流）、氣固耦合（媒巖體瓦斯突出）、溫度應(yīng)力場耦合問題的模擬分析功能。
⑥ 邊坡穩(wěn)定性分析模塊，主要為強度折減法和離心機法。
二. RFPA系統(tǒng)使用方面的特點：
RFPA2D軟件系統(tǒng)由于從設(shè)計到具體的實現(xiàn)過程就時刻注意到系統(tǒng)的可視化，所以新系統(tǒng)的用戶界面不出現(xiàn)任何與數(shù)值計算方法有關(guān)的術(shù)語，用戶無需掌握專門的數(shù)值計算方法，只需提供與研究對象有關(guān)的幾何參數(shù)和力學(xué)參數(shù)，就可以用幾何作圖方式構(gòu)造力學(xué)模型；所有操作都是針對圖形進行的。用戶只需利用內(nèi)藏的高性能作圖工具繪出結(jié)構(gòu)物的圖形，并為組成結(jié)構(gòu)物的各個部分指定材料的力學(xué)參數(shù)，然后指定邊界條件，即可進行計算分析。
① 賦值（前處理）。RFPA對任何一個實際模擬對象的賦值，包括網(wǎng)格大小、力學(xué)參數(shù)、邊界條件、加載條件等，都是基于面向用戶的對話框。
② 計算。RFPA可快速進行100,000個單元以上的模型分析計算，而且最大容量只取決于計算機的硬件性能。在RFPA系統(tǒng)中，應(yīng)力分析和相變分析（破壞分析）是相互獨立的，有限元僅完成應(yīng)力、應(yīng)變計算，不參與相變分析。但整個應(yīng)力分析、相變分析過程是連貫依此完成的，不需要用戶進行任何干預(yù)。
③ 顯示（后處理）。在RFPA中專門設(shè)置了一組顯示工具條和菜單欄用于對模擬結(jié)果進行顯示操作。RFPA實時顯示中間的計算結(jié)果，從而可以及時反饋給用戶計算進度。RFPA還具有對計算結(jié)果重畫圖形的功能，以便獲得更為理想的后處理結(jié)果。
④ 圖形編輯。RFPA具有對模擬結(jié)果圖形進行縮放、拷貝等編輯功能，還可以直接運用windows的剪切、復(fù)制、粘貼等功能將模擬結(jié)果圖形傳輸?shù)綀D形處理軟件（如MS-Word，CorelDraw等）進行后處理編輯。
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【6月24日項目懸賞】
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【單號7204】
預(yù)算范圍：1500
使用軟件：優(yōu)先使用Fluent軟件
需求描述：細(xì)觀尺度下多孔材料氣固耦合傳熱分析 我已經(jīng)建立好了多孔材料的代表性體積單元，希望您在周期性邊界條件下模擬一定壓力下空氣在多孔材料中的傳質(zhì)傳熱過程（如下圖所示，不需要計算輻射傳熱），可以計算滲透壓，氣體傳輸速率和多孔材料的有效熱導(dǎo)率。
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【單號7205】
預(yù)算范圍：2000
使用軟件：MATLAB
需求描述：MATLAB編寫球頭銑刀的動態(tài)切削力
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【單號7246】
預(yù)算范圍：1000
使用軟件：ABAQUS
需求描述：古城墻概況如下圖所示，墻后土體容重為19KN/m3，土層填土的粘聚力40.3KPa，土體內(nèi)摩擦角為25o，土體彈性模型量為100MPa，泊松比為0.3，擋土墻的彈性模量為700MPa，擋土墻的泊松比為0.1，擋墻與土體之間摩擦系數(shù)為0.2。在自重荷載下，計算墻背后的主動土壓力。要求abaqus計算得出土壓力隨深度變化的曲線與根據(jù)朗肯土壓力、庫倫土壓力所得曲線相近似。預(yù)算不夠可以加。
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【單號7230】
預(yù)算范圍：800
使用軟件：abaqus，matlab，Python
需求描述：想做一個XFEM模擬材料夾雜和孔洞對裂紋擴展影響的仿真，注意，是擴展有限元方法，在有限元模型中使用兩種單元，一種是基于用戶單元子程序建立的夾雜單元，另一種是abaqus自帶的CPS4單元。
展開 煤巷掘進突出危險性分析
1.8m′1.8m
開挖
煤巷
7.2m
7.2m
19.5m
頂板
煤層
底板
圖1
煤巷放炮掘進幾何模型（煤巷有支護）
計算參數(shù)為
氣體：瓦斯粘性系數(shù) ，瓦斯密度
煤層：煤樣孔隙率
煤樣滲透率
吸附常數(shù)
楊氏模量期望值
楊氏模量的Weibell模數(shù)
抗剪強度期望值
抗剪強度的Weibell模數(shù)
抗拉強度 = 0.6MPa
抗拉強度的Weibell模數(shù)
氣固耦合：有效應(yīng)力系數(shù)
導(dǎo)出量：滲流特征時間
原始瓦斯含量 ＝22.7kg/m3 ~ 28m3/m3
計算第1到22步為第一階段，歷時9.75′105秒（11.28天），形成初始場，排放瓦斯~6方。第23步時放炮開挖，發(fā)生瓦斯突出，煤巖體中心剖面破裂區(qū)域如圖2~7所示。圖中顏色表示破壞標(biāo)記 的計算值，當(dāng) 大于+1為拉伸破壞區(qū)（包含瓦斯壓力的貢獻），小于-1為剪切破壞區(qū)（與瓦斯壓力無關(guān)）。
展開 爆炸仿真又一利器ANSYS AUTODYN介紹 附AUTODYN工程動力分析及應(yīng)用實例下載
普通的一階Euler方法主要用于解決流固耦合、氣固耦合問題；而高階多物質(zhì)Euler-Godunov求解器主要用于模擬爆轟波的形成、傳播以及對結(jié)構(gòu)的沖擊響應(yīng)等，還可以模擬氣泡的膨脹、壓縮和射流的形成以及空泡水錘效應(yīng)、淺水效應(yīng)等；高階單物質(zhì)Euler-FCT求解器主要用來進行計算爆轟波的傳播，在計算效率上，由于不考慮物質(zhì)的輸送所以要比Euler-Godunov快。
由于ANSYS AUTODYN采用比普通一階Euler更精確的高階Euler求解技術(shù)，所以在水下爆炸模擬中能更接近試驗數(shù)據(jù)，計算結(jié)果如圖1、2所示：
圖1 用Euler-Godunov求解器模擬水下爆炸沖擊波傳播及圓筒結(jié)構(gòu)響應(yīng)
圖2 試驗值與數(shù)值計算結(jié)果比較
計算結(jié)果映射（Remap）技術(shù)
傳統(tǒng)的某些顯式有限元軟件雖然能夠模擬爆炸沖擊波與結(jié)構(gòu)的相互作用，然而計算資源大量消耗在流體單元中，因此只能進行近場爆炸局部結(jié)構(gòu)的破壞，對于遠(yuǎn)場爆炸以及整船的爆炸動響應(yīng)計算非常困難，難以在工程中應(yīng)用。
ANSYS AUTODYN提供的Remap技術(shù)，可以把三維計算問題的某初始時間段在一維中模擬，然后把一維結(jié)果映射到三維數(shù)模中再繼續(xù)求解。
ANSYS AUTODYN的 Remap技術(shù)在水下爆炸中應(yīng)用的具體思路是：由于炸藥爆炸后形成的沖擊波在自由場中的傳播是球?qū)ΨQ的（當(dāng)沖擊波到達自由表面、底部或遇到結(jié)構(gòu)時會形成反射區(qū)，此時，沖擊波的波陣面不再球面對稱），因此，炸藥的起爆以及沖擊波在自由場中的傳播可以在一維場中計算，當(dāng)沖擊波將到達結(jié)構(gòu)或界面時，再把一維的計算結(jié)果映射到三維模型中繼續(xù)計算，因此，避免計算資料過多地消耗在流體單元上，從而實現(xiàn)遠(yuǎn)場爆炸及整船動態(tài)響應(yīng)計算。
展開 ANSYS AUTODYN在水下爆炸模擬中的應(yīng)用
普通的一階Euler方法主要用于解決流固耦合、氣固耦合問題；而高階多物質(zhì)Euler-Godunov求解器主要用于模擬爆轟波的形成、傳播以及對結(jié)構(gòu)的沖擊響應(yīng)等，還可以模擬氣泡的膨脹、壓縮和射流的形成以及空泡水錘效應(yīng)、淺水效應(yīng)等；高階單物質(zhì)Euler-FCT求解器主要用來進行計算爆轟波的傳播，在計算效率上，由于不考慮物質(zhì)的輸送所以要比Euler-Godunov快。
由于ANSYS AUTODYN采用比普通一階Euler更精確的高階Euler求解技術(shù)，所以在水下爆炸模擬中能更接近試驗數(shù)據(jù)，計算結(jié)果如圖1、2所示：
圖1 用Euler-Godunov求解器模擬水下爆炸沖擊波傳播及圓筒結(jié)構(gòu)響應(yīng)
圖2 試驗值與數(shù)值計算結(jié)果比較
計算結(jié)果映射（Remap）技術(shù)
傳統(tǒng)的某些顯式有限元軟件雖然能夠模擬爆炸沖擊波與結(jié)構(gòu)的相互作用，然而計算資源大量消耗在流體單元中，因此只能進行近場爆炸局部結(jié)構(gòu)的破壞，對于遠(yuǎn)場爆炸以及整船的爆炸動響應(yīng)計算非常困難，難以在工程中應(yīng)用。
ANSYS AUTODYN提供的Remap技術(shù)，可以把三維計算問題的某初始時間段在一維中模擬，然后把一維結(jié)果映射到三維數(shù)模中再繼續(xù)求解。
ANSYS AUTODYN的 Remap技術(shù)在水下爆炸中應(yīng)用的具體思路是：由于炸藥爆炸后形成的沖擊波在自由場中的傳播是球?qū)ΨQ的（當(dāng)沖擊波到達自由表面、底部或遇到結(jié)構(gòu)時會形成反射區(qū)，此時，沖擊波的波陣面不再球面對稱），因此，炸藥的起爆以及沖擊波在自由場中的傳播可以在一維場中計算，當(dāng)沖擊波將到達結(jié)構(gòu)或界面時，再把一維的計算結(jié)果映射到三維模型中繼續(xù)計算，因此，避免計算資料過多地消耗在流體單元上，從而實現(xiàn)遠(yuǎn)場爆炸及整船動態(tài)響應(yīng)計算。
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