雙重介質的案例
基于雙重孔隙介質模型的煤層熱流固瓦斯抽采 ￥200
本模型采用雙重孔隙介質模型，在此基礎上耦合溫度場、煤巖變形場。需要該模型的請聯系：QQ1045343728
網格劃分
瓦斯壓力云圖
鉆孔周圍x方向應力分量
鉆孔周圍y方向應力分量
鉆孔周圍z方向應力分量
鉆孔周圍x方向應變分量
鉆孔周圍y方向應變分量
溫度云圖
煤層瓦斯壓力變化曲線
體載荷
體應變
不同雙重介質幾何模型構建對煤體甲烷壓力、變形的影響
常見的煤體模型為雙重孔隙—裂隙介質，在假設過程中，基質系統與裂隙系統的幾何模型重合，即基質與裂隙共用一個幾何模型。本案列嘗試將基質與裂隙分開(模型1），并與基質、裂隙重合時的模型(模型2）進行比較。
圖1 模型1的甲烷壓力、位移、應力、應變分布云圖
圖2 模型2的甲烷壓力、應力、應變分布云圖
圖3 模型1、2AB兩點甲烷壓力變化
圖1、圖2中可以看到，模型1、2的分布云圖存在很大的差異性，這主要與模型的構建不同有關。模型1中靠近注氣孔的裂隙中甲烷壓力首先增大，然后向周圍的裂隙以及基質滲流，直到滲流到整個基質、裂隙中。而模型2中靠近注氣孔的基質、裂隙中甲烷均增大，且裂隙中甲烷壓力增加的速度快，這與基質、裂隙中滲透率不同有關。模型2中基質與裂隙在模型任意位置靠著質量交換維持著聯系，交換速率與兩者的壓差有關，即壓差越大，交換速率越大。模型1基質與裂隙的質量交換只存在基質與裂隙接觸邊界處，相當于滲透率不同的兩個多孔介質串聯在一起。基質、裂隙組合構建不同對甲烷流動、煤體變形產生影響，模型1的甲烷壓力首先在裂隙中滲流，然后逐漸向基質滲流，根據基質、裂隙滲透率的不同，甲烷壓力變化如圖1。AB兩點甲烷壓力變化如圖3所示，其分布趨勢滿足上述分析。模型1、2的位移變形情況，也隨著甲烷壓力分布不同存在差別。以有效應力分析為例：模型1的有效應力在注氣孔邊界存在應力集中，但集中點僅限于部分，基質右下角的應力大于周圍的應力，逐漸向右上變轉移，最后各個位置應力保持一致。模型2的注氣孔附近應力均大于周圍應力，其與模型1存在明顯差異，這就與甲烷壓力分布有很大關系。
從上述模型比較分析來看，基質、裂隙不同的構建方式影響甲烷壓力分布，進而影響煤體變形。一般情況下，大尺度煤層抽采瓦斯過程，采用的是模型2。
展開 COMSOL-雙重介質煤層瓦斯抽采模擬 ￥38
基于擴散滲流的雙孔介質煤層瓦斯流動模型，可模擬抽采半徑，分析不同工況的抽采效果等
單孔抽采模擬-不同初始瓦斯壓力
單孔基質.jpg
單孔裂隙.jpg
單孔壓力分布.png
多孔抽采模型-不同抽采負壓
多孔裂隙.jpg
多孔基質.jpg
多孔壓力分布.jpg
附參考文獻
不同載荷條件下煤與瓦斯氣固耦合模型及其滲透率演化
此模型，采用(1)雙重孔隙-裂隙介質模型；(2)僅考慮裂隙滲流。在(1)中雙重介質模型中，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。
雙重介質模型中改進的PM滲透率模型
雙重介質模型中改進的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。未考慮基質變形的ZHANG的模型，滲透率演化的趨勢和考慮基質變形的演化趨勢相反，可以看到基質變形對滲透率的影響較大。
考慮基質變時的體應變
未考慮基質變時的體應變
從煤體變形的體應變可以看出，考慮基質變形時的體應變小于未考慮基質變形時的體應變，可能與煤基質收縮有關系。同時，考慮基質變形時在鉆孔附近的y方向的位移大于周圍的位移，這個區域收到煤基質影響范圍更大。
單軸壓縮瓦斯壓力變化
單軸壓縮瓦斯壓力變化顯示，考慮基質收縮時的滲透率瓦斯壓力下降幅度最大，僅考慮裂隙滲流瓦斯壓力下降幅度最小，其與煤層滲透率演化有關系。
但是僅考慮裂隙單孔滲流的瓦斯抽采量在前期確實最大的，其與是否考慮基質中瓦斯擴散有關系。
非單軸壓縮情況下各滲透率演化
非單軸壓縮情況下，ZHANG的模型滲透率影響在煤層左右邊界附近的滲透率和單軸壓縮有所不同，其主要原因在于煤層變形的影響。而在煤層右邊界的兩個ZHANG的邊界條件相同時，滲透率變化也是相同的。PM模型的在不同條件下，其滲透率變化結果是相同的。
展開 
COMSOL Multiphysics多物理場耦合巖土工程專題線上培訓班
（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
l Comsol中熱-水-力三場耦合的實現方式
l 凍融過程的邊界條件設置
l 凍融條件下土柱變形情況
解疑答惑，創立微信交流群
（由于培訓時間有限，還有諸多案例未能展示出來，學員有想學的案例模塊可以咨詢招生老師）
04
時間地點
Welcome to choose
2021.04.16--2021.04.17 （線上授課）
2021.04.24--2021.04.25 （線上授課
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? 第九講： COMSOL在混凝土耐久性方面運用
n 2-D混凝土多相細觀骨料模型實現
l 研究細觀骨料模型的意義
l MATLAB中骨料模型的建立(無開裂和開裂)
l MATLAB與COMSOL的實時連接
l 如何將MATLAB中生成的幾何模型導入COMSOL
? 細觀混凝土中氯離子擴散的COMSOL實現
l COMSOL中稀物質傳遞模塊
l 氯離子傳輸的控制方程
l 氯離子擴散過程的邊界條件和初始條件設置
l 普通混凝土和開裂混凝土中氯離子濃度分布對比
? 細觀混凝土中濃度場與反應場耦合
l 研究氯離子結合的意義
l 稀物質傳遞模塊結合項的設置
? 裂紋自愈合條件下混凝土中氯離子擴散-結合的COMSOL實現
l 研究裂紋自愈合的工程意義
l 裂紋自愈合條件下的氯離子擴散-結合問題
l COMSOL中移動網格技術
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l 氯離子擴散-結合過程的邊界條件和初始條件設置
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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
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使用軟件：comsol
需求描述：鉆孔 注 液氮溫度場 模擬研究：以含有孔隙裂隙雙重介質的固體煤 基質為幾何模型，構建相應的數學模型，采用有限元分析方法編制計 算程序，模擬注液氮鉆孔周圍和煤體的溫度場分布。構建 1m*1m*1m 的立方煤體幾何模型，模型上部中央布置直徑 20mm 的注液氮鉆孔， 采用低溫鉆孔恒定溫度的邊界條件，模擬鉆孔周圍煤基質的破裂特征 和煤體溫度場分布隨時間的變化規律。
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【單號6479】
預算范圍：1000
試用軟件：ccs6.2
需求描述：嵌入式軟件，dsp采用28377s，軟件ccs6.2以上版本，要求是采用dsp的cla功能實現加速，cla和cpu同時工作，以提高中斷頻率，源程序會給出，在源程序傷修改。目前的中斷頻率是66kHz，想要做到100k以上。
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
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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 滲流力學發展方向 附高等滲流力學下載
再以生物醫學領域的生物滲流為例，其多重介質比儲層多重介質復雜很多：肝臟多孔介質由四重介質構成，即肝血竇網、竇周間隙網、肝細胞網和膽小管網；組織間隙滲流涉及三重介質，即毛細血管網、組織間隙網和毛細淋巴管網；而肺臟滲流是十分復雜的雙重介質滲流，涉及肺泡網和毛細血管網。必須研究揭示諸如此類復雜多重介質的儲層內和生物體內的復雜流動機制和規律，建立有效的計算方法。這將促進能源資源開發工業和衛生保健事業的發展。
下載地址：高等滲流力學
多孔介質滲流現象
編譯：葛越峰 上海安世亞太流體應用工程師
文章首發：上海安世亞太官方訂閱號（搜索：PeraShanghai）
聯系我們：021-58403100
本文共計2489字，閱讀時間預計8分鐘
滲流的概念
滲流是指流體在多孔介質內的流動。滲流現象廣泛存在于人造材料和自然界中。如地下水的開發、石油的開發、天然氣收集、煤炭的開采等都需要對滲流進行分析研究。
滲流力學主要研究流體在多孔介質內的運動規律，是流體力學的一個分支。
但同時又與多孔介質理論、表面物理、物理化學、固體力學和生物學等學科交叉滲透，是一門綜合的學科。當前的研究主要集中在單相滲流理論、多相滲流理論、雙重介質滲流理論、滲流基本定律和多孔介質理論。
滲流理論的應用面也很廣。
如在生物醫療領域、海水入侵，水利水電工程、農林工程、凍土工程等都需要對滲流進行分析。
研究滲流區域內水頭或地下水位的分布，滲流對建筑物基底的作用力，區域內滲流量，滲流速度以及滲流對多孔結構的影響等。
按其應用范圍，大致可以劃分為地下滲流、工程滲流、生物滲流3個方面。
CFD仿真在多孔介質中的運用
ANSYS Fluent 中Porous Zone可以分析液體在多孔介質中的流動趨勢。
本次以簡單模型，模擬液體在多孔介質內的流動情況。
▲上圖陰影區域對應下面視頻中的多孔介質區域
滲透與滲流
實際生活中往往觀察到的是液體向固體縫隙內部滲透的現象，為了分析這一現象，我們引入了滲流概念。
滲透
地下水在巖石孔隙或多孔介質中的運動，液體在彎曲孔隙中流動，速度各不相同。為了研究地下水的整體運動特征，引入滲流的概念。
滲流
具有實際水流的運動特點（流量、水頭、壓力、滲透阻力），并連續充滿整個含水層空間的一種虛擬水流；是用以代替真實地下水流的一種假想水流。
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
塑性破壞后的煤體被視為具有較小基質和較多裂隙的彈性介質，如圖1（a）所示。(3)煤體是具有孔隙的雙重連續介質。自由氣體被認為是理想狀態氣體。(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)拉應力為正，壓應力為負。
圖1 氣體運移過程
基質中瓦斯擴散方程：
瓦斯、水滲流控制方程：
煤體變形控制方程：
破壞判斷準則（D-P準則）：
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 如何選型高精度的高壓比例閥？
諾冠 IMI Norgren：https://www.norgren.com.cn/
高壓比例閥：https://www.norgren.com.cn/3698.html
一、明確核心工況：壓力與介質的雙重考驗
選型的第一步，絕非直接翻閱產品目錄，而是對工況進行“體檢”，高壓是首要門檻，您需要明確系統的最大工作壓力（Max Working Pressure）以及所需的壓差范圍，許多普通比例閥在低壓下表現優異，但一旦壓力超過100 Bar，閥芯受力平衡極易被破壞，導致控制線性度急劇下降，諾冠的高壓系列比例閥專為極端工況設計，部分型號可承受高達400 Bar甚至更高的壓力，確保在高壓環境下依然保持卓越的穩定性。
介質兼容性不容忽視，您控制的是潔凈空氣、惰性氣體、腐蝕性化學品還是液壓油？介質的粘度、清潔度及化學性質直接影響密封材料的選擇，諾冠提供多種密封材質選項（如FKM、PTFE等），并能針對特殊介質提供定制化涂層方案，從源頭杜絕泄漏與腐蝕風險。
二、精度指標的深度解讀：分辨率與重復性
“高精度”是一個籠統的概念，在選型時必須量化為具體指標。
分辨率（Resolution）：指閥門能響應的最小輸入信號變化量，對于需要微調流量的精密涂布或加氫場景，高分辨率意味著更平滑的控制曲線。
重復性（Repeatability）：指在相同輸入信號下，閥門多次動作輸出的一致性，這是保證批次生產質量的關鍵。
線性度（Linearity）：輸入信號與輸出流量/壓力之間的偏差程度。
諾冠的高精度比例閥采用了先進的力馬達驅動技術與閉環反饋機制，內置的高靈敏度傳感器實時監測閥芯位置或出口壓力，并通過PID算法動態修正，即便在高壓波動下，也能將非線性誤差控制在極小范圍內（通常<1% F.S.），真正實現“指哪打哪”。
展開 教程(二）COMSOL中實現流固耦合理論介紹
太沙基的有效應力方程是針對單孔隙提出的，而對于像煤層這些雙重孔隙/裂隙介質的多孔介質而言，需要作出一些修正，如式(4)。式(4)中考慮了基質中孔壓與裂隙中孔壓對有效應力的影響。對于流固耦合問題，便是討論有效應力下的變形控制方程，這樣便考慮到孔壓對固體變形的影響。將式(3)帶入到式(2)得到，得到考慮流固耦合的張量形式，如式(5)。
式(5)考慮了孔壓對有效應力影響，還可以考慮其他應力對有效應力影響如溫度引起的熱應力、煤體基質變形引起的應力等。對于多孔介質中流體的流動方程，一般采用達西流動，非飽和流動的理查茲方程，其中達西流動較為簡單，一般適用于低速線性流動，如式(6)。固體中的滲透率一般與應力或者應變有關系，此時固體變形將會通過影響孔隙率和滲透率，進而影響流體的流動，流體的流動又導致孔壓發生變化，影響固體的有效應力，達到流體和固體之間的雙向耦合。
COMSOL中如何實現流固耦合?按照前文推導的公式，選用“固體力學”模塊與“達西定律”模塊。固體力學模塊中線彈性材料中的控制方程便是式(2)，還需要添加一項代表孔壓的影響。從式(5)分析可以看到，把孔壓項當做體載荷，輸入到COMSOL中。Fi為重力引起的體載荷，在需要考慮重力項時，可以把重力項加入到體載荷中，不需要考慮時，即可忽略Fi此項。圖1為體積力設置項，選擇體載荷。圖2是體載荷設置，選擇“單位體積的力”，在x,y欄分別輸入alpha1*dl.px1與alpha1*dl.px2。dl.px1、dl.px2表示壓力在x、y方向的梯度，即壓力p對x或y求偏導。設置好體載荷后，然后設置邊界載荷和邊界條件，這樣固體變形控制方程就在COMSOL設置好了。
圖1 COMSOL中體載荷與重力欄
圖2 體載荷設置
對于達西定律，此物理場設置較為簡單。按照流體和基本屬性的欄順序，依次輸入。
展開 里程碑突破：15℃，真正意義上的室溫超導！科學家用廢了幾十顆鉆石。
氫分子充入其中，扮演反應物和傳壓介質的雙重角色。整個樣品隨后被施加4Gpa的壓強，并用波長532納米的光照射數小時。壓力和輻照驅動S-S鍵的光分解，形成硫的自由基，與氫分子反應生成硫化氫。最后，研究人員迅速微調壓強和激光位，最終制出均勻透明的晶體結構。這種脆弱的晶體不能在10Gpa以下的壓強中保持穩定。
通過電阻、磁化率、電輸運和拉曼光譜測量，團隊認為該含碳硫化氫材料在267Gpa下取得了約15℃的超導臨界溫度，創造新的世界紀錄。
當然，這條路是「道阻且長」，雖然已經翻過了一座大山，但還有諸多問題待解決。
對此，作者也表示了他們研究的下一步：
制造無需高壓力、穩定的高溫超導體。
https://www.nature.com/articles/d41586-020-02895-0
https://www.quantamagazine.org/physicists-discover-first-room-temperature-superconductor-20201014/
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