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關注創建者:C乘風破浪 創建時間:2022-04-14

孔隙網絡的實例教程
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 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
感興趣的朋友,可下載模型源文件,歡迎交流!
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
感興趣的朋友歡迎交流合作
03
壓坯
將經過預處理金屬粉末或混合粉末壓實成具有一定形狀、尺寸、強度與孔隙度的壓坯,粉末坯的成形方法很多,如壓制成形、等靜壓成形、注射成形、粉末軋制成形、爆炸成形、粉漿澆注成形等方法。
粉末冶金最常用的成形方法是模壓成形(如圖1所示),壓力一般為1~1600MPa;在高溫下施以等靜壓成形,同時還可進行燒結,以制得接近完全致密的制品。粉末注射成形與塑料注射成形技術相似,曾被譽為21世紀的成形技術。粉漿澆注成形則是將粉末與適當的液體混合,制成具有流動性的粉漿,注入具有所需形狀的石膏模中澆注成形,待石膏模將粉漿中液體吸干后,拆模取出澆注的坯件。
圖1 模壓成形
04
燒結
燒結是粉末冶金工藝中的關鍵工序。成形后的坯塊還屬于散沙,不能直接使用,坯塊必須在適當的溫度和氣氛中加熱,發生一系列物理和化學變化,使松散坯塊內的粉末顆粒進一步結合起來,減少孔隙體積、孔隙數量并使孔隙形狀變簡單,使成形的粉末坯塊強化和致密化,達到所要求的性能。
1
燒結過程
燒結是一個很復雜的過程。在燒結過程中,粉末體要經歷一系列的物理和化學變化,如水分或有機物的蒸發或揮發,吸附氣體的排除,應力的消除等,過程通常包括粉末顆粒表面氧化物的還原、顆粒間的物質遷移、再結晶和晶粒長大三個階段(見圖2)。
圖2 粉末燒結示意
(1)粘結階段:壓坯的原始接觸點或面靠范德華力粘結。燒結的初期,顆粒間的原始接觸點或面轉變成晶體結合,即經過生核、結晶長大形成燒結頸。此階段粉末顆粒內部的晶粒、顆粒外形不發生變化。
(2)燒結頸長大階段:隨著原子向顆粒結合面大量遷移使燒結頸擴大、顆粒間距離縮小,形成連續的孔隙網絡。由于晶粒長大、晶界越過孔隙移動,使孔隙大量消失,該階段燒結體收縮,密度和強度增加。
展開 教程內容實現以下模塊:
(1)圖像分割,構建三維數字巖心
(2)孔隙吼道分析,構建孔隙網絡模型
(3)單向流動模擬和fluent多相流動模擬
(4)力學加載變形模擬分析
附帶安裝包(2019)

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鋰枝晶在 SE 內部成核:SE 的部分電傳導也會導致孤立的鋰沉積在塊狀 SE 的缺陷(如空位、GB 和孔隙)內部,隨后通過連通的孔隙網絡生長而導致失效。如圖 12f 所示,由于陽極過電位的存在,金屬將沉積在沉積電位為負的 SE 孔隙中。與小孔隙相比,當大孔隙完全被填滿時,會產生足夠的壓力,使 SE 產生裂紋,裂紋會延伸并形成一條金屬滲透路徑。
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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概述
基于圖像的建模可用于分析通過多孔介質的傳質現象,特別適用于儲層巖石孔隙-喉道網絡。這些分析的目的是為提高我們對流體通過可變孔隙尺度運動方式的理解和表征。
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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教程內容實現以下模塊:
(1)圖像分割,構建三維數字巖心
(2)孔隙吼道分析,構建孔隙網絡模型
(3)單向流動模擬和fluent多相流動模擬
(4)力學加載變形模擬分析
附帶安裝包(2019)
此外,為促進 GDL 材料設計與開發,研究者利用中子照相技術、X-ray 電子計算機斷層描繪技術、光學可視化技術、熒光顯微術等手段來可視化 GDL 材料結構和表面水的流動狀態,并利用隨機模型法、兩相流模型數字化重構 GDL 宏觀形貌(孔隙)結構;為研究 GDL 氣 – 液兩相流行為,較多運用雙流體模型、多相混合模型、格點 Boltzmann 方法、孔隙網絡模型、流體體積(VOF)法等。
利用該方法可以成功制備具有可控厚度、組分、幾何結構和尺寸的多樣化層狀水凝膠潤滑材料(圖1);通過該方法制備得到的水凝膠材料層狀特征明顯、層數可控、層厚度均勻且可調, 層界面結合良好, 適用于構筑化學組分交替的多層水凝膠材料(圖2);該方法可實現復雜形狀和尺寸水凝膠結構體的濕滑改性修飾,如平面、曲面、通道和球體(圖3);利用UV-SCIRP方法還可成功制備血管狀多層水凝膠結構體,層厚度、化學組分、網絡孔隙率和力學強度精確可調控
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。
多孔介質由固體材料構成,被稱為多孔基體,其內部包含有孔隙互通的網絡結構,并填充滿流體。我們可以想象一下廚房中吸滿了水的海綿,這就是多孔介質的一個例子。
位于加利福尼亞州的莫諾湖(Mono Lake)水面上的多孔巖層。
當多孔基體由固體彈性材料組成,且其內部流體為黏性流體時,這種材料就稱為多孔彈性材料。多孔彈性的研究已應用于巖土力學中的儲層、水壩、及能量樁等結構。
(2)燒結頸長大階段:隨著原子向顆粒結合面大量遷移使燒結頸擴大、顆粒間距離縮小,形成連續的孔隙網絡。由于晶粒長大、晶界越過孔隙移動,使孔隙大量消失,該階段燒結體收縮,密度和強度增加。
(3)孔隙球化、縮小與閉孔階段:當燒結體的相對密度達到90%以后,孔隙網絡被分割,閉孔數量大為增加,孔隙形狀趨于球化并不斷縮小。燒結體收縮已緩慢,主要依靠小孔的消失和孔隙數量的減少。