三維滲流
關(guān)注創(chuàng)建者：C乘風破浪 創(chuàng)建時間：2022-04-14
三維滲流的實例教程
已有模塊：
彈性力學(xué)包（二維彈性平面應(yīng)力，二維彈性平面應(yīng)變，二維彈性軸對稱，三維彈性空間問題，二維正交各向異性，三維正交個向異性）
塑性力學(xué)包（二維塑性平面應(yīng)力，二維塑性平面應(yīng)變，三維塑性軸對稱，三維塑性空間問題，）
結(jié)構(gòu)力學(xué)包（二維桁架，三維桁架，二維剛架，三維剛架，二維板殼，三維板殼）
粘彈性力學(xué)包（二維MAXWELL，三維MAXWELL，二維kelvin，三維kelvin，二維標準線性固體，三維標準線性固體）
傳熱包（二維穩(wěn)態(tài)傳熱，三維穩(wěn)態(tài)傳熱，軸對稱穩(wěn)態(tài)傳熱，二維瞬態(tài)傳熱，三維瞬態(tài)傳熱，軸對稱瞬態(tài)傳熱）
滲流包（二維穩(wěn)態(tài)滲流，三維穩(wěn)態(tài)滲流，二維無壓滲流，三維無壓滲流）
電磁包（二維穩(wěn)態(tài)電場，三維穩(wěn)態(tài)電場，二維穩(wěn)態(tài)磁場，三維穩(wěn)態(tài)磁場）
土力學(xué)包（二維biot固結(jié)，三維biot固結(jié)，二維duncan，三維duncan）
熱固耦合包（二維熱彈性，三維熱彈性，二維瞬態(tài)熱彈性，三維瞬態(tài)熱彈性）
展開 煤礦開挖區(qū)的三維滲流仿真 ￥800
仿真計算了結(jié)構(gòu)的滲流速度場以及結(jié)構(gòu)的應(yīng)力場，如圖2所示。</p><p><img src="https://img.jishulink.com/202205/imgs/f2438d4218c04f3ea75a8fd5b8861414.png" alt="Untitled21.png"></p><p class="ql-align-center"><strong>圖1 幾何模型</strong></p><p><img src="https://img.jishulink.com/202205/imgs/90644aaffbdd4811b8e62427aa72882a.png" alt="Untitled22.png"></p><p class="ql-align-center"><strong>滲流速度場</strong></p><p><img src="https://img.jishulink.com/202205/imgs/b21b6bd6abbb49adb822d954b449ddb9.png" alt="Untitled23.png"></p><p class="ql-align-center"><strong>結(jié)構(gòu)應(yīng)力場</strong></p><p class="ql-align-center"><strong>圖2 仿真結(jié)果</strong></p><p>感興趣的朋友請下載模型源文件，歡迎交流合作</p><p><br></p>
展開 數(shù)字巖心三維重建及滲流仿真 ￥3000
一直以來數(shù)值模擬就是研究巖石滲流性質(zhì)的重要方法,通過模擬巖石中流體的運動和分布狀態(tài),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(jù).利用數(shù)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(shù)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(shù)字巖心為基礎(chǔ),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(zhì),另一種是先建立孔隙網(wǎng)絡(luò)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(shù).
孔隙級的滲流數(shù)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(shù)字巖心的發(fā)展,滲流模擬研究能更好的貼近真實微觀結(jié)構(gòu),而孔隙網(wǎng)絡(luò)模型長久以來就是研究孔隙級滲流的基礎(chǔ)。
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(xù)切片掃描數(shù)據(jù)，采用MIMICS三重構(gòu)軟件對數(shù)字巖心進行了重構(gòu)，反應(yīng)了真實的數(shù)字巖心的形貌，并獲得了局部聯(lián)通的孔隙網(wǎng)絡(luò)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(jié)果如圖所示：
展開 本文展示了三維數(shù)字巖心重建后的孔隙網(wǎng)絡(luò)模型及滲流仿真結(jié)果，如圖所示：
孔隙網(wǎng)絡(luò)模型
有限元網(wǎng)格模型
滲流速度場
感興趣的朋友歡迎交流合作
三維梯度多孔結(jié)構(gòu)（FGM）是一種孔隙率、孔徑等參數(shù)在三維空間內(nèi)呈梯度分布的多孔材料。梯度孔隙結(jié)構(gòu)的研究可優(yōu)化傳熱傳質(zhì)效率，調(diào)控流動路徑，提升能源存儲與材料性能，為復(fù)雜系統(tǒng)設(shè)計提供關(guān)鍵理論支持。本案例介紹在COMSOL內(nèi)建立三維球體梯度孔隙結(jié)構(gòu)模型，并進行滲流仿真模擬。
梯度多孔介質(zhì)FGM模型采用CAD球體功能梯度材料3D插件建立，模型在AutoCAD內(nèi)建立完成后導(dǎo)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(jié)構(gòu)。
將建立的三維梯度孔隙模型導(dǎo)入到COMSOL軟件，在COMSOL內(nèi)定義流體屬性物理域后，需明確流體物性參數(shù)（如動力黏度、密度），為后續(xù)仿真提供基礎(chǔ)條件。
對模型添加滲流研究，設(shè)置邊界條件并劃分網(wǎng)格。網(wǎng)格劃分需兼顧計算效率與精度，并確保流動細節(jié)的捕捉能力。
提交計算查看流體在梯度多孔介質(zhì)中的壓力及流速模擬結(jié)果。
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三維滲流的最新內(nèi)容
三維梯度多孔結(jié)構(gòu)（FGM）是一種孔隙率、孔徑等參數(shù)在三維空間內(nèi)呈梯度分布的多孔材料。梯度孔隙結(jié)構(gòu)的研究可優(yōu)化傳熱傳質(zhì)效率，調(diào)控流動路徑，提升能源存儲與材料性能，為復(fù)雜系統(tǒng)設(shè)計提供關(guān)鍵理論支持。本案例介紹在COMSOL內(nèi)建立三維球體梯度孔隙結(jié)構(gòu)模型，并進行滲流仿真模擬。
梯度多孔介質(zhì)FGM模型采用CAD球體功能梯度材料3D插件建立，模型在AutoCAD
進行三維滲流模擬，選擇層流穩(wěn)態(tài)，將模型左側(cè)設(shè)置入口，右側(cè)設(shè)置出口，提交分析并完成模擬。
本案例中對模型的設(shè)定是流體不能穿過模型內(nèi)的圓片結(jié)構(gòu)，如模擬土層內(nèi)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。
對于十分重要或地質(zhì)條件復(fù)雜的水利水電樞紐，宜選取足夠大的滲流域，進行樞紐壩區(qū)的三維滲流計算，確保滿足上述三項指標。
對土石壩，還應(yīng)確定浸潤線的位置。
<p>本案例建立了一煤礦開挖區(qū)模型，模型中包含了采空區(qū)、中砂層、泥巖層、粉砂層、砂質(zhì)泥巖層、細砂層、煤層以及底板結(jié)構(gòu)，模型如圖1所示。仿真計算了結(jié)構(gòu)的滲流速度場以及結(jié)構(gòu)的應(yīng)力場，如圖2所示。</p><p><img src="https://img.jishulink.com/202205/imgs/f2438d4218c04f3ea75a8fd5b8861414.png" alt="Untitled21
本文展示了三維數(shù)字巖心重建后的孔隙網(wǎng)絡(luò)模型及滲流仿真結(jié)果，如圖所示：
孔隙網(wǎng)絡(luò)模型
有限元網(wǎng)格模型
滲流速度場
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模型14：數(shù)字巖心滲流
模型15：數(shù)字巖心三維重建及滲流仿真
模型16：多孔巖心流動仿真
模型17：巖芯注高溫二氧化碳
一直以來數(shù)值模擬就是研究巖石滲流性質(zhì)的重要方法,通過模擬巖石中流體的運動和分布狀態(tài),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(jù).利用數(shù)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(shù)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(shù)字巖心為基礎(chǔ)
另外，有限差分法對于處理復(fù)雜地質(zhì)體中的地下水三維滲流場模擬方面存在著不足，沒有有限元三角剖分靈活多變。
（4）FEFLOW具備地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)接口，可以充分利用已有的 ARC/INFO GIS地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)產(chǎn)生有限單元網(wǎng)，設(shè)置邊界條件和參數(shù)。
軟件系列模塊有：計算邊坡穩(wěn)定的SLOPE/W；用于地下水滲流分析的SEEP/W ；用于應(yīng)力-變形分析的SIGMA/W ；用于地震地震應(yīng)力應(yīng)變分析的QUAKE/W；用于地熱分析的TEMP/W；用于地下污染物傳輸?shù)腃TRAN/W；用于氣流分析的AIR/W；VADOSE/W: 專業(yè)的模擬環(huán)境變化、蒸發(fā)、地表水、滲流及地下水對某個區(qū)或?qū)ο蟮挠绊懛治鲕浖?em>三維滲流分析軟件Seep3D。
，三維穩(wěn)態(tài)滲流，二維無壓滲流，三維無壓滲流）
電磁包（二維穩(wěn)態(tài)電場，三維穩(wěn)態(tài)電場，二維穩(wěn)態(tài)磁場，三維穩(wěn)態(tài)磁場）
土力學(xué)包（二維biot固結(jié)，三維biot固結(jié)，二維duncan，三維duncan）
熱固耦合包（二維熱彈性，三維熱彈性，二維瞬態(tài)熱彈性，三維瞬態(tài)熱彈性）
