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建立了考慮煤體塑性破壞的水力沖煤多場耦合模型，利用COMSOL Multiphysics軟件研究水力沖孔過程的機理和變量的演化規律。煤層水力沖孔涉及到巖體塑性變形、瓦斯吸附等多物理量的相互作用。為實現水力沖孔強化采氣復雜的應力-損傷-滲流耦合過程，提出了以下假設： (1)發生塑性變形以及產生新的裂隙，而彈性變形僅改變裂隙的孔徑。

溫度的升高會促使瓦斯由吸附態轉變為游離態，微波熱改造會導致煤層溫度及含水率的改變，從而觸發復雜的氣-固耦合作用。近年來，眾多學者為定量表征煤層氣開采中復雜的氣-固耦合過程已建立了一系列數值模型，然而涉及微波電磁-熱耦合效應的煤儲層滲透率模型罕有報道。

Padial 等采用三歐拉方法進行了三相漿態內環流反應器三維模擬，重點考察導流位置對氣含率以及循環液速的影響，通過模擬發現提高導流筒位置會導致環流液速降低。需要指出，在其模擬中氣 - 固之間與氣 - 液之間采用相同的曳力模型，該方法不適用于高固含率的情況。

如何更有效地實現多物理場之間的耦合，提高耦合模擬的效率和精度，是需要解決的關鍵問題之一。同時，還需要加強對多物理場耦合現象的理解和認識，建立更完善的多物理場耦合模型和方法。高參數、復雜幾何條件下的模擬：隨著核反應堆技術的不斷發展，如高溫氣冷堆、快中子反應堆等新型堆型的研發，多相流模型需要能夠適應高參數、復雜幾何條件下的模擬需求。

其可用于模擬吸液芯的毛細現象、蒸發管的沸騰、冷凝器的冷凝等復雜現象，解決熱管試驗參數不易測量和試驗成本高等問題。軟件可以對流體回路的部件及換熱器等進行微觀的氣液兩相、單相、流固耦合等模擬仿真計算，提取所仿真的物理現象及趨勢，并能與理論計算比較驗證。2.

針對頁巖氣流動過程中骨架變形對氣井產能產生的影響，采用Comsol建立了頁巖氣流固耦合數值模擬案例，該模型考慮了頁巖氣黏性流、 Knudsen 擴散、表面擴散和吸附解吸等多重流動機制，采用離散裂縫模型對水力裂縫進行求解，模型可用于分析流固耦合效應對氣井產能的影響規律，以及其他儲層參數和裂縫參數對產能的影響。

控制方程如下所示： 得到的部分結果如下： 瓦斯壓力云圖 溫度云圖

11、應用comsol分析多分支縫壓裂應力分布正常生產井開采時孔眼處一定存在流體從地層中流出，因此只考慮地應力分析的孔眼應力是不符合實際的，應該考慮流固耦合。固體位移對滲流場有影響，同時滲流場變化又對固體位移產生影響，相互交叉，相互影響。水力壓裂過程也是一個流固耦合作用過程。根據力學模型，應用Comsol軟件完成該問題的數值模擬，選擇多孔彈性物理場（即流固耦合場）、以致密砂巖儲層為例。

模型簡介：考慮熱流固-損傷耦合效應，本案例建立了水力裂縫擴展模型，假設材料楊氏模量和抗拉強度滿足weibull分布，邊界施加應力條件，可運用于如下場景：1、干熱巖儲層壓裂，流體介質可選擇水和二氧化碳，實現壓裂過程裂縫動態擴展模擬；2、干熱巖儲層采熱開發，分析熱流固-損傷耦合效應對采熱的影響；3、深部頁巖儲層壓裂，實現水和二氧化碳壓裂裂縫擴展模擬；4、其他熱流固耦合問題。

兩段錐形水力旋流器作為關鍵分離設備，其底流管直徑與入口速度對分離性能的影響機制復雜，亟需高精度模擬技術予以揭示?；诖耍瑘F隊創新開發氣-液-固三相湍流模擬方法（VOF - RSM - DEM），其中自主研發的 DEMms 軟件，憑借獨特的算法架構與模擬能力，成為攻克該難題的核心技術支撐。

在保證精度的前提下，避免了前處理部分大量重復性工作，從而更加適合耦合傳熱與運動物體的計算需求，為氣液兩相流仿真提供了高效、高質量的網格基礎。?VirtualFlow 在氣液兩相流領域的應用實例1、環路熱管相變換熱模擬環路熱管結構緊湊，在面對長距離以及多點復雜的高熱流密度熱源的散熱現象時，普通測量設備難以精確測量相變過程的溫度、速度等參數變化，且試驗周期長、費用高。

圖1 計算模型 表1 考慮到滑坡所處區位的實際情況，對滑坡進行了流-固耦合分析后獲得了流固耦合前滑坡滲流場分布、空隙水壓力分布、應力云圖、總位移云圖以及流固耦合后應力云圖及位移云圖（圖2～圖7）。

幾何模型中，采用1/4煤層進行構建，在中心位置設置注氣孔，在右上角設置抽采孔。物理場選擇2個系數型偏微分方程和1個一般形式偏微分方程，其中CO2與甲烷的對流擴散方程、溫度場方程采用系數型偏微分方程，煤層變形控制方程采用一般形式偏微分方程。對于，對流擴散方程的邊界條件設置中，在注氣孔邊界只設置CO2注氣邊界，在抽采邊界只設置甲烷抽采邊界。煤層變形控制方程中，需要設置對稱邊界，即零通量。

針對裂隙多孔介質流體注入引起天然裂隙的激活，巖石產生新損傷形成水力裂縫，本案例建立了裂隙多孔介質流固耦合-損傷模型，實現如下功能：（1）采用comsol with matlab建立隨機天然裂隙網絡幾何模型；（2）針對天然裂隙，建立裂隙模型，考慮其變形過程對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力大小變化

圖 2 翼傘氣室流固耦合仿真網格模型 本文采用 S-ALE 求解方法對流固耦合模型進行仿真計算，S-ALE 方法與傳統 ALE 方法的基本理論相同，均包括了映射過程的對流輸運、界面重構和歐拉流場與拉格朗日結構相互作用的流固耦合過程。

本案例利用Fluent 內置雙向流固耦合FSI對液艙晃蕩仿真展開了計算，提供了一種更為便捷快速的分析方法，對不同楊氏模量的液艙內部構件進行分析，后續可以通過該案例對不同的雙向流固耦合模型展開計算分析。1 SCDM 設置1.1 導入幾何 本案例根據相關文獻，建立了對應的液艙幾何模型。

當壓裂液黏度提高到 10 mPa·s 和 15 mPa·s 時，水力裂縫連續穿過 6 條層理，說明高黏壓裂液可以提高水力裂縫穿層能力。在造縫液規模恒定條件下，壓裂液黏度增大，水力裂縫和層理面積增大，天然裂縫面積減小（圖 9a ）。以水力裂縫為例，其縫長和縫高隨壓裂液黏度增大而增大，縫寬隨壓裂液黏度增大而減?。▓D 10 ），說明高黏壓裂液可以獲得更大滲流面積，而非更大滲流體積。

挑戰/需求 傳統脫氣設備依賴重力傳質，氣液接觸不充分致脫除效率低、能耗高；新型平板旋流解吸器（PCD）借旋流場強化傳質，但其內氣泡破碎 / 聚并與氣液傳質的耦合機制屬微觀瞬態過程，實驗難以精準捕捉；同時，射流口尺寸、旋流腔高度等關鍵參數的實驗優化周期長、成本高 。