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圖 1 砂箱和循環(huán)井幾何模型仿真模擬了低滲透性的砂箱內(nèi)的滲流場以及修復(fù)劑濃度場的遷移分布，仿真結(jié)果如圖2所示：

<p>本案例基于COMSOL軟件，建立了可滲透陽極空氣梓呼吸微流體燃料電池，電池由五層結(jié)構(gòu)組成，從上至下分別是：CDL-多孔擴(kuò)散層、CCL-催化層、MC-電解液燃料混合液主流道、ACL-可滲透陽極和AC-陽極燃料通道，幾何模型如圖1所示。該模型燃料為醋酸鈉（HCOONa）,氧化劑為空氣，電解液為KOH，燃料和電解液濃度均為 5 mL/h。仿真結(jié)果如圖2所示。

常見的煤體模型為雙重孔隙—裂隙介質(zhì)，在假設(shè)過程中，基質(zhì)系統(tǒng)與裂隙系統(tǒng)的幾何模型重合，即基質(zhì)與裂隙共用一個(gè)幾何模型。本案列嘗試將基質(zhì)與裂隙分開(模型1），并與基質(zhì)、裂隙重合時(shí)的模型(模型2）進(jìn)行比較。

這些特征包括復(fù)合材料成分的熱學(xué)和幾何性質(zhì)、界面阻力和滲透路徑的存在。生成了一系列具有不同特征的體素微觀結(jié)構(gòu)樣本。使用基于擴(kuò)散界面的均勻化方法計(jì)算評(píng)估了它們的有效導(dǎo)熱系數(shù)。采用基于體素的算法識(shí)別結(jié)構(gòu)中潛在的滲透路徑。均質(zhì)化結(jié)果表明，在高縱橫比和界面阻力的復(fù)合樣品中，滲透路徑的影響尤為顯著。利用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的靈敏度研究分析了不同的熱特征和幾何特征對(duì)有效導(dǎo)熱系數(shù)的重要性。

由于滿射成型法的氣體輔助是靠二次滲透行為來達(dá)成，氣體滲透容易呈現(xiàn)復(fù)雜的指紋效應(yīng)。有鑒于上述成型挑戰(zhàn)，本實(shí)驗(yàn)案例將以一個(gè)復(fù)雜幾何，進(jìn)行滿射成型法模擬，希望透過模擬，預(yù)測二次滲透的結(jié)果。本案例產(chǎn)品為印表機(jī)進(jìn)紙上蓋(圖一)，由于印表機(jī)需要相當(dāng)好的平面度，避免影響出紙功能，因此產(chǎn)品變形度要求甚高。

針對(duì)裂隙多孔介質(zhì)流體注入引起天然裂隙的激活，巖石產(chǎn)生新?lián)p傷形成水力裂縫，本案例建立了裂隙多孔介質(zhì)流固耦合-損傷模型，實(shí)現(xiàn)如下功能：（1）采用comsol with matlab建立隨機(jī)天然裂隙網(wǎng)絡(luò)幾何模型；（2）針對(duì)天然裂隙，建立裂隙模型，考慮其變形過程對(duì)裂縫寬度和滲透率的影響，可得到裂隙寬度分布；（3）考慮損傷演化過程和流固耦合作用，巖石孔隙度和滲透率隨著損傷和應(yīng)力大小變化

RTM屬液體復(fù)合材料成型的一種，適合用于生產(chǎn)幾何復(fù)雜的大型塑件，并能滿足高機(jī)械強(qiáng)度、嚴(yán)格的尺寸公差及外觀等要求，因此被產(chǎn)業(yè)廣泛運(yùn)用。此外，RTM也是最具效率和經(jīng)濟(jì)性的制程之一，原因包括：設(shè)備不昂貴、閉模制程、射壓低、容易控制機(jī)械特性、可結(jié)合金屬嵌件及附件、可用于生產(chǎn)復(fù)雜的大型塑件，以及低勞力成本等。

研究了理想裂隙引起的流動(dòng)擾動(dòng)及其幾何排列對(duì)裂隙巖體穩(wěn)態(tài)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：

在許多情況下，由于其復(fù)雜的幾何形狀和材料特性，在進(jìn)行實(shí)際測試之前，尚不清楚產(chǎn)品的性能。這樣，從實(shí)驗(yàn)中也只能獲得有限的信息，而從數(shù)值模擬中可以研究數(shù)百個(gè)變量，并且可以預(yù)測其行為，而不需要付出很大的代價(jià)。建立準(zhǔn)確的材料模型超彈性在任何有限元分析中，最重要的事情之一就是要對(duì)材料有一個(gè)很好的描述。橡膠是超彈性材料，他們可以承受很大的變形，而不發(fā)生塑性應(yīng)變。

而縫合線角度大通常意味縫合線區(qū)域有更佳的分子滲透力，因此界面強(qiáng)度也會(huì)更高。

因此，傳統(tǒng)的2D或2.5D模擬技術(shù)難以充分表現(xiàn)出RTM產(chǎn)品在厚度方向的迭層材料差異及真實(shí)幾何數(shù)據(jù)，材料會(huì)變得均一化、失去材料差異的信息，導(dǎo)致無法掌握產(chǎn)品厚度方向的流動(dòng)行為。為了解決此難題，Moldex3D團(tuán)隊(duì)研發(fā)出真實(shí)三維模擬技術(shù)，即使幾何復(fù)雜或是材料差異，仍可以忠實(shí)呈現(xiàn)流動(dòng)行為，讓使用者得以進(jìn)一步觀察樹脂在纖維組成結(jié)構(gòu)下的流動(dòng)行為。

圖1 氣體運(yùn)移過程 基質(zhì)中瓦斯擴(kuò)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

因此，傳統(tǒng)的2D或2.5D模擬技術(shù)難以充分表現(xiàn)出RTM產(chǎn)品在厚度方向的迭層材料差異及真實(shí)幾何數(shù)據(jù)，材料會(huì)變得均一化、失去材料差異的信息，導(dǎo)致無法掌握產(chǎn)品厚度方向的流動(dòng)行為。為了解決此難題，Moldex3D團(tuán)隊(duì)研發(fā)出真實(shí)三維模擬技術(shù)，即使幾何復(fù)雜或是材料差異，仍可以忠實(shí)呈現(xiàn)流動(dòng)行為，讓使用者得以進(jìn)一步觀察樹脂在纖維組成結(jié)構(gòu)下的流動(dòng)行為。

因此，傳統(tǒng)的2D或2.5D模擬技術(shù)難以充分表現(xiàn)出RTM產(chǎn)品在厚度方向的迭層材料差異及真實(shí)幾何數(shù)據(jù)，材料會(huì)變得均一化、失去材料差異的信息，導(dǎo)致無法掌握產(chǎn)品厚度方向的流動(dòng)行為。為了解決此難題，Moldex3D團(tuán)隊(duì)研發(fā)出真實(shí)三維模擬技術(shù)，即使幾何復(fù)雜或是材料差異，仍可以忠實(shí)呈現(xiàn)流動(dòng)行為，讓使用者得以進(jìn)一步觀察樹脂在纖維組成結(jié)構(gòu)下的流動(dòng)行為。

這種情況下的滲透率關(guān)系為(6)其中， 是絕對(duì)壓力 (Pa) 和 是高壓下的滲透率 (m2)，相比于分子之間的碰撞，分子與壁的碰撞與可以忽略不計(jì)。Klinkenberg 參數(shù) (Pa) 取決于多孔介質(zhì)的滲透率，我們可以在文獻(xiàn)中查到 。COMSOL 中的多孔介質(zhì)流模塊包含了所有上述滲透率模型。

設(shè)定分析系統(tǒng)并建立網(wǎng)格 (Setting Analyst System and Create the Solid Mesh)在項(xiàng)目建立完后匯入幾何，也可以匯入在Moldex3D Mesh建立好的網(wǎng)格。 匯入完幾何后檢查幾何，幾何沒問題后設(shè)定幾何屬性。

圖2 參數(shù)變量設(shè)置圖3 幾何模型設(shè)置后處理設(shè)置：后處理主要展示煤層滲透率、CO2，甲烷的壓力、煤層應(yīng)力、位移變化等。具體分析，限于篇幅不在贅述，詳細(xì)分析見文獻(xiàn)。本案例還可以用在CO2地質(zhì)封存,無抽采瓦斯分析中，以及其他相關(guān)案列中。歡迎大家交流學(xué)習(xí)。

適用范圍插件的適用范圍廣泛，可用于但不局限于隨機(jī)圓形骨料混凝土的幾何模型建立，凡是幾何圖形類似的都有適用的可能性，以下介紹插件的幾個(gè)具體適用實(shí)例。混凝土細(xì)觀力學(xué)模擬：用于研究混凝土細(xì)觀狀態(tài)下的力學(xué)性能、開裂模式等。離子滲透研究：研究不同材料滲透特征下的離子滲透路徑、滲透模式。滲流研究：用于研究介質(zhì)中含有不透水材料下的滲流等。

RTM能夠生產(chǎn)具備高質(zhì)量、復(fù)雜幾何形狀，以及尺寸精度、機(jī)械性能良好且一致的零部件。Moldex3D RTM可以讓使用者在Studio上依照現(xiàn)場纖維布之鋪排來進(jìn)行立體網(wǎng)格設(shè)計(jì)，也能從外部前處理軟件如Rhino、Hypermesh等輸入。

Moldex3D的設(shè)計(jì)可以幫助用戶設(shè)置纖維布沿著模穴幾何的方向。原始纖維布的排向是由主軸（R1），徑向（R2），相關(guān)之滲透率（K11，K22，K33），和孔隙度所定義而成。從主軸（L1）中和第二主軸（L2）利用投影方式計(jì)算纖維布在模穴里鋪覆后的排向和性質(zhì)。