近邻界CO2在多孔介质中的流动格子波尔兹曼模拟

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1、分类号学号M201070843学校代码10487密级硕士学位论文近邻界CO2在多孔介质中的流动：格子波尔兹曼模拟学位申请人：殷志武学科专业：热能工程指导教师：郭照立教授答辩日期：2013年1月8日AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringFlowsofNear-criticalCO2inPorousMedia:LatticeBoltzmannStudyCandidate:YinZhiwuMajor:ThermalPowerEngineeringSuperviso

2、r:Prof.GuoZhaoliHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaJanuary,2013独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已标明引用的内容外，本论文不包含任何其他人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部

3、门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密。√（请在以上方框内打“”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要多孔介质内的多相多组分流动广泛存在于能源、环境等工程应用中，如二氧化碳的地下封存、提高石油采收率等。尽管人们对此问题做了大量研究，然而由于该问题本身的复杂性，人们对其物理机制的认识仍然不够深刻。用数值方法研究这类问题通常涉及到相界面的捕捉、追踪

4、以及复杂几何形状的边界处理等，传统的CFD方法在处理此类问题时具有诸多不便。近年来发展起来的格子波尔兹曼方法的微观本质和介观特点使得其特别适于处理此类复杂流动。以碳捕集利用与封存技术(CCUS)为背景，本文主要用格子波尔兹曼方法研究了气液两相的CO2在多孔介质内的流动以及利用CO2驱替石油以提高石油采收率中的“指进”现象。本文的工作主要集中在以下两个方面：(1)在孔隙尺度上，通过引入一个精确的CO2状态方程，采用基于LatticeBoltz-mannMethod的两相流程序模拟了近邻界CO2在多孔介质中的流动，包括在单个孔隙和真是多孔介质中两种情况，并分别考虑了润湿性的影响。(2)在He

5、le-Shaw模型内研究了两组分过程中的指进现象，虽然没有出现孔隙结构，但Hele-Shaw模型内遵循的流动控制方程实际上就是达西定律，因此采用的方法类似于是REV尺度上进行的。总之，本文采用格子波尔兹曼方法对碳捕集、利用与封存中的封存以及CO2驱油以提高石油采收率进行了一些基础性研究，进行了大量数值研究，得到了一些有意义的结论，为后续工作奠定了必要的基础。关键词：近邻界二氧化碳;格子波尔兹曼方法;两相流;粘性指进;I华中科技大学硕士学位论文AbstractThemultiphaseormulticomponentflowsinporousmediaexistwidelyinenergy,

6、en-vironmentprocesssuchasenhancedoilrecovery,geologicsequestrationofcarbondioxideandsoon.Althoughsuchproblemshavebeenstudiedpenetratingly,peoplestillcannotgetadequateknowledgeonitduetothecomplexitiesofsuchproblemitself.TheconventionalCFDmethodwillmeetavarityofdifficultiesfordealingwithsuchproblem,

7、includingtrack-ingandcapturingtheinterfacesamongphasesorcomponents,theprocessingofcomplexgeometricboundariesandother.ThelatticeBoltzmannmethodwhichisproposedinrecentyearsthrowlightonsuchproblemsforitsmicroscopicnaturea