滲流模擬
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-04
滲流模擬的視頻教程
流體力學遇見深度學習：揭示微觀流動背后的智能力量
物理引導建模 卷積神經網絡（CNN）、圖神經網絡（GNN）在滲流模擬中的案例介紹 Physics-Informed Neural Networks (PINNs) 基本原理與結構解析 在多孔介質滲流與裂縫流動中的應用舉例 微觀結構構建與圖像處理方法 從CT圖像/圖像生成重建孔隙結構 數據集構建與預處理方法 案例分析與實操分享 AI輔助頁巖氣孔隙流模擬 智能建模在碳封存與地熱中的應用前景
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滲流模擬的實例教程
在實際工程中滲流路徑往往不是單一材料，如滲流發生在夾雜碎石的土體中，這就造成滲流的復雜性。這里采用兩項材料通過COMSOL達西定律模塊對滲流進行模擬。
模型采用CAD隨機球體顆粒&過渡區插件建立后導入到COMSOL軟件內。
模型包括滲流發生的外側基體、內部顆粒、顆粒及基體過渡區（ITZ）三部分組成，由于內部顆粒的滲透系數遠小于基體，因此可將其省略，邊界置為無流動。設置過渡區的目的是在實際情況中，土體及內部碎石顆粒間往往會有孔隙，這就造成了接觸面的實際滲透率遠高于土體，模型剖切面如下。
模型設置左右兩側的水頭差，最終壓力及流速模擬結果如下。
展開 本案例介紹在COMSOL內建立三維球體梯度孔隙結構模型，并進行滲流仿真模擬。
梯度多孔介質FGM模型采用CAD球體功能梯度材料3D插件建立，模型在AutoCAD內建立完成后導出為sat格式文件。通過插件可靈活控制孔隙率、梯度、孔徑分布及最小間距約束，生成符合實際工程需求的梯度孔隙結構。
將建立的三維梯度孔隙模型導入到COMSOL軟件，在COMSOL內定義流體屬性物理域后，需明確流體物性參數（如動力黏度、密度），為后續仿真提供基礎條件。
對模型添加滲流研究，設置邊界條件并劃分網格。網格劃分需兼顧計算效率與精度，并確保流動細節的捕捉能力。
提交計算查看流體在梯度多孔介質中的壓力及流速模擬結果。
展開 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 巖體裂隙滲流，考慮裂隙接觸（滲透率低）和非接觸（滲透率高）的影響，利用地質統計建模，反映裂隙表面的非均質性質，研究裂隙面可能存在的優勢通道。
3、載荷及邊界條件
(1)通過(Load-creat-step-fluid-surface pore fluid)選項定義沿著單元表面的外法線方向的滲流速度vn，當考慮降雨影響時可采用此載荷
(2)邊界條件(Boundary condition-creat-other-pore pressure)選項定義孔壓邊界條件，此時要先假定浸潤面的位置，然后定義浸潤面上的孔壓為零，Abaqus會在后續的分析計算中自動計算出浸潤面的位置。Abaqus默認的是不透水邊界。
(3)當滲流自由面遇到臨空的自由排水面時，需要定義一個特殊的邊界條件。此時可以通過在inp文件中加入*Flow或*Sflow來定義
(4)初始條件的定義。初始條件中一般要定義以下幾種：
*initial condition,type=saturation 初始飽和度
*initial condition,type=pore pressure 初始孔壓
*initial condition,type=ratio 初始孔隙比
當進行耦合分析時，基本步驟同上，但要去掉除邊界條件之外的約束，同時還要在邊界上加上流體壓力。
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ABAQUS多孔結構建模2D7個月前
ABAQUS二維隨機多孔結構建模，可有效表征孔隙隨機分布與連通特性，結合有限元方法精確模擬在復雜載荷下的力學響應與損傷演化過程，或進行孔隙區域內的流體模擬滲流分析。本案例介紹在ABAQUS內建立隨機分布的多孔結構二維模型。
本案例介紹在COMSOL內建立三維球體梯度孔隙結構模型，并進行滲流仿真模擬。
梯度多孔介質FGM模型采用CAD球體功能梯度材料3D插件建立，模型在AutoCAD內建立完成后導出為sat格式文件。通過插件可靈活控制孔隙率、梯度、孔徑分布及最小間距約束，生成符合實際工程需求的梯度孔隙結構。
進行三維滲流模擬，選擇層流穩態，將模型左側設置入口，右側設置出口，提交分析并完成模擬。
本案例中對模型的設定是流體不能穿過模型內的圓片結構，如模擬土層內的圓片顆粒夾雜對滲流的影響等。模型采用了圓片堆積算法，能更好的擬合實際工程中圓片狀顆粒在重力下的堆積工程場景。
研究了理想裂隙引起的流動擾動及其幾何排列對裂隙巖體穩態滲流（有效滲透率、壓力分布、流線等）的影響；
參考論文：Fluid flow partitioning between fractures and a permeable rock matrix,
https://doi.org/10.1029/2003GL019027
論文原圖：
這里采用兩項材料通過COMSOL達西定律模塊對滲流進行模擬。
模型采用CAD隨機球體顆粒&過渡區插件建立后導入到COMSOL軟件內。
模型包括滲流發生的外側基體、內部顆粒、顆粒及基體過渡區（ITZ）三部分組成，由于內部顆粒的滲透系數遠小于基體，因此可將其省略，邊界置為無流動。
8.1顆粒與流體相互作用理論（CFD模塊概況、體積平均粗網格法、顆粒與流體相互作用計算）
8.2流固耦合框架
? CFD網格、流體域邊界設置、網格導入、網格流體參數設置
? 孔隙率計算
? 耦合時間間隔、耦合時步、網格與顆粒尺寸
? 耦合步驟
8.3實例操作分析(命令流+FISH)
8.3.1單向耦合
8.3.2孔隙介質中Darcy流模擬（Fipy應用）
8.3.3 與FLAC3D的滲流耦合模擬
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? 耦合時間間隔、耦合時步、網格與顆粒尺寸
? 耦合步驟
8.3實例操作分析(命令流+FISH)
8.3.1單向耦合
8.3.2孔隙介質中Darcy流模擬（Fipy應用）
8.3.3 與FLAC3D的滲流耦合模擬
8.1顆粒與流體相互作用理論（CFD模塊概況、體積平均粗網格法、顆粒與流體相互作用計算）
8.2流固耦合框架
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8.3實例操作分析(命令流+FISH)
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微觀多孔介質流體
微觀多孔介質廣泛存在于巖石、土層等流體介質之中，這使得流體穿過存在復雜性，滲流的微觀結構決定其宏觀現象，在研究中可采用表征單元體（representative elementary volume，簡稱REV）方法，這就涉及到微觀介質的模型重構。
這里采用AbyssFish四參數隨機生長2D軟件進行微觀多孔介質的構建，V1.1版本軟件通過優化改進的算法，可指定四參數隨機增長的分布概率
圖5.熱滲流閾值的模擬。
圖6.不同體積分數材料的性能變化趨勢示意圖。
圖7.ML模型預測的keff值與熱均勻化模擬結果的散點圖。
圖8.
