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Numerical simulation and analysis of solid-liquid two-phase threedimensional unsteady flow in centrifugal slurry pump 被引量:17
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作者 吴波 汪西力 +1 位作者 LIU Hui 徐海良 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2015年第8期3008-3016,共9页
Based on RNG k-ε turbulence model and sliding grid technique, solid-liquid two-phase three-dimensional(3-D) unsteady turbulence of full passage in slurry pump was simulated by means of Fluent software. The effects of... Based on RNG k-ε turbulence model and sliding grid technique, solid-liquid two-phase three-dimensional(3-D) unsteady turbulence of full passage in slurry pump was simulated by means of Fluent software. The effects of unsteady flow characteristics on solid-liquid two-phase flow and pump performance were researched under design condition. The results show that clocking effect has a significant influence on the flow in pump, and the fluctuation of flow velocity and pressure is obvious, particularly near the volute tongue, at the position of small sections of volute and within diffuser. Clocking effect has a more influence on liquid-phase than on solid-phase, and the wake-jet structure of relative velocity of solid-phase is less obvious than liquid-phase near the volute tongue and the impeller passage outlet. The fluctuation of relative velocity of solid-phase flow is 7.6% smaller than liquid-phase flow at the impeller outlet on circular path. Head and radial forces of the impeller are 8.1% and 85.7% of fluctuation, respectively. The results provide a theoretical basis for further research for turbulence, improving efficient, reducing the hydraulic losses and wear. Finally, field tests were carried out to verify the operation and wear of slurry pump. 展开更多
关键词 slurry pump solid-liquid two-phase flow unsteady flow 3-d full passage numerical simulation
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原生矿物组分对CO_(2)地质捕获形式影响的数值模拟 被引量:1
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作者 李晓媛 岳高凡 宋胜华 《地质通报》 北大核心 2025年第5期921-934,共14页
【研究目的】日益加剧的全球气候变化促使CO_(2)捕集与封存(CCS)技术的实施势在必行。CO_(2)-水岩相互作用机理和过程不仅直接影响CO_(2)储层的安全性和稳定性,还决定了CO_(2)的注入效率和储存量。【研究方法】基于中国首个全流程咸水层... 【研究目的】日益加剧的全球气候变化促使CO_(2)捕集与封存(CCS)技术的实施势在必行。CO_(2)-水岩相互作用机理和过程不仅直接影响CO_(2)储层的安全性和稳定性,还决定了CO_(2)的注入效率和储存量。【研究方法】基于中国首个全流程咸水层CCS示范工程,采用TOUGHREACT ECO_(2)N构建内蒙古神华CCS储层长时间序列的水-CO_(2)-热-化学反应耦合模型,研究储集层原生矿物组分对CO_(2)不同捕获机制转化的影响。【研究结果】鄂尔多斯盆地深部咸水储层有利于CO_(2)的矿化封存,1000年时的矿化封存量达总注入量的64.02%。储集层中方解石、奥长石、钠长石、绿泥石和高岭石均发生不同程度的溶解,生成蒙脱石、铁白云石和片钠铝石沉淀。铁白云石是主要的固碳矿物,水气两相区的封存量最大,最大可达15 kg/m^(3)。奥长石、钠长石和方解石的含量变化对气体和溶解封存的影响较小,对矿.化封存无影响。绿泥石的含量变化对3种封存形式影响较大,当绿泥石初始体积分数从1.9%升高到8.4%时,1000年时矿化封存量从7×10^(8) kg升高至1.6×10^(9) kg,变化量达到9×10^(8) kg。【结论】原生矿物组分种类和含量均会影响CO_(2)不同捕获机制的封存量。研究成果可作为优化现有CO_(2)封存工程设计和合理评价未来CO_(2)封存区选址的依据,助力实现中国碳中和目标。 展开更多
关键词 CO_(2)地质封存 原生矿物组分 矿化封存 数值模拟
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苏北断块型圈闭基于安全性CO_(2)地质封存能力计算方法研究
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作者 孙东升 张顺康 +2 位作者 王智林 葛政俊 林波 《油气藏评价与开发》 北大核心 2025年第4期641-645,655,共6页
针对苏北盆地断块型圈闭CO_(2)地质封存过程中的安全性问题,在综合考虑断层封闭性、盖层封闭性以及井筒安全性的基础上,结合理论计算、室内实验等方法,明确了相应的安全性界限。在断层封闭性方面,建立了断层连通概率模型;在盖层封闭性方... 针对苏北盆地断块型圈闭CO_(2)地质封存过程中的安全性问题,在综合考虑断层封闭性、盖层封闭性以及井筒安全性的基础上,结合理论计算、室内实验等方法,明确了相应的安全性界限。在断层封闭性方面,建立了断层连通概率模型;在盖层封闭性方面,通过实验测试明确临界压力;在井筒安全性方面,建立了老井CO_(2)注入的标准。在明确断层、盖层及井筒安全边界的基础上,借助数值模拟技术,进行CO_(2)地质封存模拟并计算封存能力。在模拟的过程中,当断层、盖层或井筒的压力状况达到安全边界时,模型停止模拟计算。通过计算模拟模型中的CO_(2)封存量,分析封存位置所占孔隙体积等关键参数,建立了一种针对苏北断块型圈闭CO_(2)地质封存能力的计算方法。采用连续注气和排水注气2种方式,对苏北某断块型圈闭CO_(2)地质封存能力进行了计算,结果表明:圈闭主控断层的开启压力分别为42.9、44.8 MPa,盖层的突破压力最高达到40.5 MPa,套管的破裂压力为45 MPa,连续注气和排水注气对应的封存系数分别为0.04、0.03 t/m^(3)。在排水注气过程中,由于采水井采出一部分地层水,使得压力上升速度较连续注气更加缓慢,最终CO_(2)封存量更高。同时,由于排水注气方式下CO_(2)封存位置所占的孔隙体积出现了明显增加,使得CO_(2)封存系数反而比连续注气方式更小。 展开更多
关键词 CO_(2)地质封存 断块型圈闭 安全性 数值模拟 封存能力
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U型弯管对超临界CO_(2)跨类临界换热的影响分析
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作者 闫晨帅 张炎 +3 位作者 张鑫奕 王维雪 陈奇成 赵亚莹 《中国电机工程学报》 北大核心 2025年第14期5402-5412,I0006,共12页
U型弯管是换热器常用换热通道形式之一,但超临界二氧化碳(supercritical CO_(2),S-CO_(2))在U型管内的流动换热特性及机制尚未得到充分研究。该文采用数值方法重点探究S-CO_(2)在垂直倒U型弯管内流动换热特性及规律。基于S-CO_(2)跨越... U型弯管是换热器常用换热通道形式之一,但超临界二氧化碳(supercritical CO_(2),S-CO_(2))在U型管内的流动换热特性及机制尚未得到充分研究。该文采用数值方法重点探究S-CO_(2)在垂直倒U型弯管内流动换热特性及规律。基于S-CO_(2)跨越类临界温度发生类气-类液转换假设,阐述U型管内S-CO_(2)跨类临界传热行为的机理,讨论S-CO_(2)在U型管与垂直圆管内产生传热差异的原因。结果表明,相对于垂直圆管,U型管段具有强化S-CO_(2)传热的效应,但其壁温沿周向呈不均匀分布。此外,U型弯管段横截面内类液相受离心力作用偏离中心区域并迁移至弯管顶部,类气相则汇聚于底部,且流动参数与垂直圆管呈现显著差异,以上因素共同决定了U型管内S-CO_(2)换热特性及壁温分布特点。该文结果对采用U型换热管的S-CO_(2)换热器设计具有一定的指导意义。 展开更多
关键词 超临界CO_(2) 跨类临界 传热 U型管 数值模拟
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CO_(2)地质封存岩石力学问题研究进展
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作者 于子望 卢帅屹 +1 位作者 白林 郑天琪 《吉林大学学报(地球科学版)》 北大核心 2025年第3期930-942,共13页
温室气体排放导致全球气候变化严重,世界各国正在采取措施缓解碳排放造成的温室效应。二氧化碳捕集与封存(CCS)作为一种大规模的温室气体减排技术正在兴起,并逐渐成为缓解温室效应的最重要手段之一。该技术在实施过程中存在一系列问题,... 温室气体排放导致全球气候变化严重,世界各国正在采取措施缓解碳排放造成的温室效应。二氧化碳捕集与封存(CCS)作为一种大规模的温室气体减排技术正在兴起,并逐渐成为缓解温室效应的最重要手段之一。该技术在实施过程中存在一系列问题,其中注入封存引起的地质力学问题不容忽视。本文综述了CCS中由于注入封存引发的地质力学问题所带来的影响和危害。结果表明:CO_(2)注入引发孔隙压力变化、热应力及化学-力学耦合作用,导致储层岩石强度降低、变形加剧,进而引发地表变形;InSAR技术能够有效监测地表变形,场地微震监测揭示了注入速率与地震活动的直接关联,控制注入速率与压力可有效降低盖层破裂与断层活化的概率;数值模拟是评估场地地质力学风险的主要手段,场地盖层优先选择低渗透、低反应性岩石,可减少泄漏风险,并且需综合断层应力状态规避高活动性断层区域。 展开更多
关键词 CO_(2)地质封存 场地监测 数值模拟 岩石力学 热效应
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注CO_(2)驱提高致密砂岩气藏采收率实验及数值模拟
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作者 廖海婴 《大庆石油地质与开发》 北大核心 2025年第1期101-106,共6页
针对致密砂岩气藏地层压力下降快、稳产难度大、采收率较低等问题,利用长岩心驱替实验、可视化实验和数值模拟方法,从提高气藏采收率方面对注CO_(2)的驱替特征和扩散特征进行了研究。结果表明:地层中的超临界CO_(2)不是与天然气大范围... 针对致密砂岩气藏地层压力下降快、稳产难度大、采收率较低等问题,利用长岩心驱替实验、可视化实验和数值模拟方法,从提高气藏采收率方面对注CO_(2)的驱替特征和扩散特征进行了研究。结果表明:地层中的超临界CO_(2)不是与天然气大范围地互溶,而是“部分互溶”;由于重力分异作用,CO_(2)在沉降过程中驱替天然气向上运移并被采出;CO_(2)驱替天然气可提高采收率17.8百分点。研究成果可为下一步致密砂岩气藏CO_(2)驱矿场试验提供理论依据。 展开更多
关键词 CO_(2)驱 致密气藏 砂岩气藏 可视化实验 提高采收率 数值模拟
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盐水层CO_(2)封存稳定性评价指标建立及储层优选
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作者 崔传智 李安慧 +2 位作者 李惊鸿 王俊康 马思源 《深圳大学学报(理工版)》 北大核心 2025年第1期41-49,共9页
盐水层中CO_(2)封存被认为是缓解温室效应的主要途径,而CO_(2)长期封存的稳定性受储层和注入参数的影响,目前评价盐水层CO_(2)长期封存稳定性仍缺乏统一的指标.为实现盐水层CO_(2)长期封存稳定性评价,优选能够实现CO_(2)稳定封存的储层... 盐水层中CO_(2)封存被认为是缓解温室效应的主要途径,而CO_(2)长期封存的稳定性受储层和注入参数的影响,目前评价盐水层CO_(2)长期封存稳定性仍缺乏统一的指标.为实现盐水层CO_(2)长期封存稳定性评价,优选能够实现CO_(2)稳定封存的储层和注气强度,提出将封存量和转化速率(或封存速率)作为CO_(2)长期封存稳定性的因素指标.考虑主控因素,基于数值模拟和非线性多元回归分析,结合变异系数法,建立CO_(2)不同封存方式长期封存稳定性的评价指标.利用专家赋权法确定构造、残余、溶解和矿化4种封存方式的权重,建立综合考虑4种封存方式的CO_(2)长期封存稳定性的评价指标,并对CO_(2)封存评价指标划分为较稳定、稳定和不稳定3个等级,实现矿场特定储层及注气强度下的CO_(2)封存稳定性评价.同时,建立储层参数及注入参数影响下的CO_(2)长期封存稳定性评价指标图版,对优选适合CO_(2)长期稳定封存的盐水层具有参考价值. 展开更多
关键词 碳储科学与工程 CO_(2)封存 盐水层 数值模拟 稳定性 评价指标 储层优选 渗透率
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CO_(2)/O_(2)气氛下旋风筒气固分离与换热的数值模拟
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作者 王艺 梅书霞 +4 位作者 何峰 谢峻林 张超 邓玉华 刘长江 《化学工程》 北大核心 2025年第2期44-50,共7页
基于干法水泥生产系统的富氧燃烧结合CO_(2)回掺工艺,对N_(2)/O_(2)和CO_(2)/O_(2)2种气氛下C1旋风预热器中的流场分别进行数值模拟研究,对比气流场分布情况、气固分离效率和气固换热效果。研究表明:2种工况下气流场基本一致,但CO_(2)/O... 基于干法水泥生产系统的富氧燃烧结合CO_(2)回掺工艺,对N_(2)/O_(2)和CO_(2)/O_(2)2种气氛下C1旋风预热器中的流场分别进行数值模拟研究,对比气流场分布情况、气固分离效率和气固换热效果。研究表明:2种工况下气流场基本一致,但CO_(2)/O_(2)气氛下流场中的整体速度更高,阻力损失也更大;N_(2)/O_(2)和CO_(2)/O_(2)工况下气固分离效率几乎不变,分别为93.45%和93.67%;CO_(2)/O_(2)工况下气固换热效果低于N_(2)/O_(2)工况,气固温差由58 K增至69 K。 展开更多
关键词 旋风预热器 数值模拟 CO_(2)/O_(2)气氛 气固分离 气固换热
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超临界CO_(2)压裂对储层渗透率的适应性研究
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作者 杨兵 黄海 +5 位作者 王海柱 任倩倩 乔瑞宏 王斌 樊旭浩 张国新 《华南师范大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期79-91,共13页
为探究超临界CO_(2)压裂对储层渗透率的适应性,采用不同渗透率(0.08~1.0 mD)致密砂岩岩样的超临界CO_(2)压裂实验结合CT扫描技术定量分析了压裂诱导裂缝特征,并采用矿场尺度数值模拟对实验结果进行验证与补充。实验结果表明:超临界CO_(2... 为探究超临界CO_(2)压裂对储层渗透率的适应性,采用不同渗透率(0.08~1.0 mD)致密砂岩岩样的超临界CO_(2)压裂实验结合CT扫描技术定量分析了压裂诱导裂缝特征,并采用矿场尺度数值模拟对实验结果进行验证与补充。实验结果表明:超临界CO_(2)可有效压裂渗透率在0.08~0.3 mD范围内的岩样,且随着渗透率增加,诱导裂缝复杂度降低,裂缝体积减小;当渗透率超过0.5 mD时,超临界CO_(2)无法实现岩石压裂,但水压裂仍可有效压裂,这主要归因于流体性质的差异。数值模拟结果验证了实验结论,表明在矿场施工条件下,超临界CO_(2)可成功压裂不同渗透率储层,但压裂效果存在显著差异。随着储层渗透率增加(0.01~100 mD),裂缝半长、缝宽、缝高、分形维数及渗滤面积等参数均呈下降趋势,而滤失量逐渐增加,导致压裂效果逐渐变差。超临界CO_(2)更适用于低渗透率储层改造,在施工过程中需针对不同渗透性储层进行参数优化。该研究为超临界CO_(2)压裂非常规储层的施工方案设计提供了理论依据。 展开更多
关键词 超临界CO_(2)压裂 储层渗透率 裂缝特征 数值模拟 致密砂岩 非常规储层
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超临界CO_(2)管道水击瞬态仿真计算模型
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作者 李萌 荆少东 +5 位作者 范振宁 梁海宁 张艳 张湘玮 张钧晖 吴佳凌 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第16期6862-6868,共7页
CO_(2)管道输送作为碳捕集、利用和封存(carbon capture,utilization and storage,CCUS)技术中的连接碳源和碳汇的关键环节,未来将在实现碳中和过程中发挥重要作用。对于管道水击工况,其产生的压力震荡可能超过管内承压和低于泵的进站... CO_(2)管道输送作为碳捕集、利用和封存(carbon capture,utilization and storage,CCUS)技术中的连接碳源和碳汇的关键环节,未来将在实现碳中和过程中发挥重要作用。对于管道水击工况,其产生的压力震荡可能超过管内承压和低于泵的进站压力。目前,超临界CO_(2)管道水击及控制理论还不成熟。建立以质量、动量和能量守恒定律为基础的描述管道内一维气体流动的数学模型,采用特征线法进行求解,利用MATLAB编程计算,分别与Kiuchi提出的输气系统模型的模拟结果和商业软件OLGA模拟的结果进行对比分析。结果表明:与输气系统模型的模拟结果大体一致,与OLGA软件计算压力和流量的最大相对误差分别为0.02%和2.32%,满足工程计算精度的要求。对于管道压缩机启停、阀门紧急开关和流量急剧变化等在较短时间内引起管道参数变化的快瞬变过程,通过设置急剧变化值进行模拟,所建立的模型能够计算出各个节点的参数变化情况且精度较高,可为超临界CO_(2)管道输送工艺仿真软件国产化提供理论支持与技术支持。 展开更多
关键词 特征线 超临界CO_(2)管道 水击 数值仿真
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超临界CO_(2)非对称翼型通道流动换热特性
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作者 刘奕宁 张凯 +3 位作者 陈俊霖 成克用 乔加飞 淮秀兰 《中国电机工程学报》 北大核心 2025年第13期5141-5150,I0017,共11页
印刷电路板式换热器(printed circuit heat exchanger,PCHE)具有高效紧凑的特点,可用于超临界二氧化碳(CO_(2))布雷顿循环发电系统。以超临界CO_(2)为工质,使用流固耦合数值模拟方法研究了对称翼型以及不同倾角的非对称翼型翅片结构对P... 印刷电路板式换热器(printed circuit heat exchanger,PCHE)具有高效紧凑的特点,可用于超临界二氧化碳(CO_(2))布雷顿循环发电系统。以超临界CO_(2)为工质,使用流固耦合数值模拟方法研究了对称翼型以及不同倾角的非对称翼型翅片结构对PCHE通道的流动与换热特性的影响。运用场协同原理分析不同翼型翅片强化换热机理,并使用综合评价标准和火积耗散数对不同翼型通道的流动传热性能进行综合评价分析。根据数值计算结果,拟合出雷诺数在4000~20500的努塞尔数和摩擦因数的经验关系式。研究结果表明,在计算工况内非对称翼型通道j因子及f因子均大于对称翼型,非对称翼型翅片倾角的增加使通道内j因子及f因子均增大,f因子对倾角的敏感性大于j因子。非对称翼型倾角的增加改善了通道内速度场与温度梯度场的协同性,降低了冷热通道传热过程中的热损失。倾角为0°~20°的非对称翼型翅片换热通道综合性能的最优。 展开更多
关键词 超临界CO_(2) 非对称翼型 场协同 火积耗散 数值模拟
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Numerical investigation on interface enhancement mechanism of Ag-SnO_(2) contact materials with Cu additive 被引量:1
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作者 MAYuan-yuan LI Gui-jing FENGWen-jie 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2022年第4期1085-1097,共13页
The electrical contact and mechanical performances of Ag-SnO_(2) contact materials are often improved by additives,especially Cu and its oxides.To reveal the improvement mechanism of metal additive,the effects of Cu n... The electrical contact and mechanical performances of Ag-SnO_(2) contact materials are often improved by additives,especially Cu and its oxides.To reveal the improvement mechanism of metal additive,the effects of Cu nanoparticles on the interface strength and failure behavior of the Ag-SnO_(2) contact materials are investigated by numerical simulations and experiments.Three-dimensional representative volume element(RVE)models for the Ag-SnO_(2) materials without and with Cu nanoparticles are established,and the cohesive zone model is used to simulate the interface debonding process.The results show that the stress−strain relationships and failure modes predicted by the simulation agree well with the experimental ones.The adhesion strengths of the Ag/SnO_(2) and Ag/Cu interfaces are respectively predicted to be 100 and 450 MPa through the inverse method.It is found that the stress concentration around the SnO_(2) phase is the primary reason for the interface debonding,which leads to the failure of Ag-SnO_(2) contact material.The addition of Cu particles not only improves the interface strength,but also effectively suppresses the initiation and propagation of cracks.The results have an reference value for improving the processability of Ag based contact materials. 展开更多
关键词 Ag-SnO_(2)contact material numerical simulation interface damage failure behavior
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正断层影响下采空区注CO_(2)防灭火数值模拟研究
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作者 张嘉勇 吕祖欣 +3 位作者 崔啸 郭立稳 武建国 付京斌 《中国安全科学学报》 北大核心 2025年第4期9-17,共9页
为解决正断层地质构造下采空区遗煤自然发火的问题,利用程序升温氧化装置测定煤样的耗氧速率和放热强度,基于采空区多孔介质模型与气体组分运输方程,构建正断层影响下采空区进风侧压注CO_(2)数值模型,模拟工作面距断层位置变化对采空区... 为解决正断层地质构造下采空区遗煤自然发火的问题,利用程序升温氧化装置测定煤样的耗氧速率和放热强度,基于采空区多孔介质模型与气体组分运输方程,构建正断层影响下采空区进风侧压注CO_(2)数值模型,模拟工作面距断层位置变化对采空区自燃氧化带宽度的影响机制,并分析不同注CO_(2)位置和注CO_(2)流量下采空区内气体运移特征。研究结果表明:随着工作面与断层距离的增加,采空区氧化带宽度呈先增大后减小的趋势,在距断层70 m处时,氧化带宽度达到最大。随着CO_(2)注入位置的深入,氧化带宽度呈先减小后增加的趋势,当CO_(2)注入位置距工作面40 m时,氧化带宽度达到最小;随着CO_(2)注入量的增加,氧化带宽度呈负指数减小趋势,当CO_(2)注入量为1000 m^(3)/h时,且在工作面CO_(2)体积分数低于0.4%的安全前提下,氧化带宽度达到最小。 展开更多
关键词 采空区 正断层 CO_(2)防灭火 数值模拟 煤自燃 氧化带宽度
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冬季积雪期燃煤排放的人为氯对大气ClNO_(2)的贡献
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作者 谢胜金 齐虹 +5 位作者 修艾军 张学磊 卢露 蒋金攀 刘一鸣 李思婷 《环境化学》 北大核心 2025年第4期1356-1369,共14页
五氧化二氮(N_(2)O_(5))和硝酰氯(ClNO_(2))已被确定为污染的对流层中重要的活性氮物质.ClNO_(2)是高活性氯自由基的前体,影响大气的氧化过程.本研究开展了N_(2)O_(5)和ClNO_(2)的长时间序列野外观测,并结合CAMx三维数值模型,对京津冀... 五氧化二氮(N_(2)O_(5))和硝酰氯(ClNO_(2))已被确定为污染的对流层中重要的活性氮物质.ClNO_(2)是高活性氯自由基的前体,影响大气的氧化过程.本研究开展了N_(2)O_(5)和ClNO_(2)的长时间序列野外观测,并结合CAMx三维数值模型,对京津冀和东北地区积雪期ClNO_(2)浓度变化进行了研究.研究结果表明,BT09方案在模拟ClNO_(2)浓度上优于YU20方案,这是由于积雪期大气中气溶胶表面形成冰膜,从而改变了气溶胶的含水量,影响了N_(2)O_(5)的吸附性(γN_(2)O_(5))和ClNO_(2)的产率(φClNO_(2)).燃煤过程中人为氯排放的主要物种HCl、PCl和Cl_(2)的年排放量显著,分别为180.53Gg、20.51Gg和7.29Gg.积雪覆盖条件下,沿海城市地区,温度升高导致雪粒表面液态水增多,增强了N_(2)O_(5)的水解作用.同时,耦合燃煤排放的氯化物并纳入地表的非均相N_(2)O_(5)化学反应,显著提升了ClNO_(2)的模拟精度,表明人为氯排放在特定区域对ClNO_(2)浓度具有决定性影响.本研究为深入理解大气氧化性及其控制策略提供关键科学依据. 展开更多
关键词 冬季积雪 燃煤排放 人为氯 数值模拟 N_(2)O_(5) ClNO_(2).
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LARSEN & SKAUGE相渗滞后模型在高温高压CO_(2)-水互驱实验中的适应性
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作者 王烁石 纪强 +5 位作者 郭平 刘煌 温连辉 徐锐锋 汪周华 张瑞旭 《油气藏评价与开发》 北大核心 2025年第4期613-624,共12页
多孔介质中的相渗滞后效应经多年实验研究已经形成了较为统一的结论。由于相渗滞后效应的影响,气水交替过程中不同周期的相渗曲线形态、各束缚相饱和度等参数都受到饱和路径及饱和历史的影响变化。涉及多相渗流交变工况的石油工程应用... 多孔介质中的相渗滞后效应经多年实验研究已经形成了较为统一的结论。由于相渗滞后效应的影响,气水交替过程中不同周期的相渗曲线形态、各束缚相饱和度等参数都受到饱和路径及饱和历史的影响变化。涉及多相渗流交变工况的石油工程应用不能忽略相渗滞后现象。现有CO_(2)-水交替过程的数值模拟研究中对相渗滞后效应考虑不足,导致开发过程中CO_(2)埋存量及油采收率等关键参数的数值模拟预测结果与实际情况存在偏差。因此,基于LARSEN&SKAUGE三相相渗滞后模型,设计并开展了含油岩心高温高压条件下的多周期CO_(2)-水互驱实验,系统分析了不同起始注入相在混相或非混相条件下气水交替过程中相渗曲线的变化;通过LARSEN&SKAUGE三相相渗滞后模型进行了数值模拟岩心实验拟合,并对比了由实验测定的相渗滞后参数与拟合校正后滞后参数的拟合结果。结果表明:非混相实验中的滞后现象较混相实验更为显著。此外,岩心的初始饱和状态对气水交替驱替效果也有影响。由实验测得的滞后参数仅适用于初始拟合值,在不同工况的应用场景需要开展单独实验拟合。该研究结果可为评估CO_(2)-水交替过程中的相渗滞后效应提供参考,揭示多周期气水交替驱替过程中的相渗曲线变化规律,提高油采收率和CO_(2)埋存相渗滞后效应数值模拟研究的准确性。 展开更多
关键词 相渗滞后 CO_(2)-气水交替 高温高压 数值模拟 LARSEN&SKAUGE模型
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致密砂岩储层微观气水滞留机理及注CO_(2)提高采收率研究--以鄂尔多斯盆地大牛地气田为例
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作者 刘忠群 贾英 +5 位作者 梁彬 陈冲 牛骏 郭亚兵 于清艳 李倩 《石油与天然气地质》 北大核心 2025年第1期261-272,共12页
微观气、水滞留机理不明确严重制约了致密低渗储层中油气采收率的提高。通过新的微观实验方法和数值模拟技术,研究了致密砂岩储层中气、水滞留的微观机制,评估了注入CO_(2)提高采收率的可行性。研究表明:①克服实验压力过低(<0.20 M... 微观气、水滞留机理不明确严重制约了致密低渗储层中油气采收率的提高。通过新的微观实验方法和数值模拟技术,研究了致密砂岩储层中气、水滞留的微观机制,评估了注入CO_(2)提高采收率的可行性。研究表明:①克服实验压力过低(<0.20 MPa)等实验方法的局限性和实验流程与实际生产条件不匹配的问题,建立全新的微观滞留实验流程和方法,通过微观数值模拟技术,揭示了致密储层中具有盲端-角隅处滞留、绕流形成滞留、卡断形成滞留和“H型”孔道处滞留等4种主要气、水滞留类型。②注入CO_(2)提高致密低渗气藏采收率的机理是CO_(2)的注入能够剥离水膜、促进甲烷传质扩散置换以及有效地进行驱替,可以显著提高致密孔喉中的天然气采收率。③注入CO_(2)能够提高采收率10%~19%,这是致密低渗气藏高效开发的新技术途径。 展开更多
关键词 微观实验 数值模拟 微观滞留机理 CO_(2)提高采收率 致密低渗气藏 大牛地气田
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CO_(2)封存地层压力演化规律及影响因素分析
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作者 王典 李军 +3 位作者 连威 刘献博 张俊成 郭少坤 《特种油气藏》 北大核心 2025年第2期168-174,共7页
为探究CO_(2)封存地层压力演化规律,避免封存场所内完钻井筒发生CO_(2)泄露,基于多孔介质多相渗流理论,建立了CO_(2)储层-盖层数值模型,厘清了封存过程地层压差的演化特点,分析了关键工程地质因素的影响规律。研究表明:注入CO_(2)引起... 为探究CO_(2)封存地层压力演化规律,避免封存场所内完钻井筒发生CO_(2)泄露,基于多孔介质多相渗流理论,建立了CO_(2)储层-盖层数值模型,厘清了封存过程地层压差的演化特点,分析了关键工程地质因素的影响规律。研究表明:注入CO_(2)引起储层及盖层压力上升,停注后,地层压力逐渐耗散,压力变化范围远超CO_(2)扩散半径;盖层压力响应具有滞后性,导致层间压差动态演化,且在注入初期存在压差峰值,易造成井筒泄露;压差峰值与距注入井距离、储层温度压力、储层孔渗性、储层厚度成负相关指数关系,与注入速度成正相关线性关系;对于规模CO_(2)地质封存,应控制CO_(2)注入井与完钻井的距离,选择埋藏深、厚度大、高孔高渗层位作为CO_(2)注入点有助于减小井筒泄露风险。研究成果可为CO_(2)地质封存提供参考。 展开更多
关键词 CO_(2)封存 地层压力 井筒完整性 数值模拟 多相渗流
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CO_(2)-咸水-岩石相互作用对储层孔隙度的影响:以准噶尔盆地东沟组砂岩层为例
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作者 金将伟 杨国栋 +3 位作者 刘思雨 马鑫 张银银 韩顺琦 《有色金属(冶炼部分)》 北大核心 2025年第2期204-216,共13页
为探究实际工程情况下超临界CO_(2)注入咸水层地质封存过程中储层孔隙度的变化,考虑CO_(2)-咸水-岩石相互作用对储层孔隙度的影响。以准噶尔盆地东沟组砂岩储层为研究对象建立三维地质模型,采用全耦合方法进行多相多组分流动模拟超临界C... 为探究实际工程情况下超临界CO_(2)注入咸水层地质封存过程中储层孔隙度的变化,考虑CO_(2)-咸水-岩石相互作用对储层孔隙度的影响。以准噶尔盆地东沟组砂岩储层为研究对象建立三维地质模型,采用全耦合方法进行多相多组分流动模拟超临界CO_(2)注入咸水层后的溶解与扩散过程。结果表明,模拟期间储层孔隙度随CO_(2)羽迁移呈现出4种不同变化趋势;温度和地层水盐度梯度变化均会改变孔隙度变化趋势。基于数据分析,发现CO_(2)-咸水-岩石相互作用抑制了CO_(2)的迁移速率,导致不同区域矿物溶解或沉淀状态不同,进而造成了对孔隙度影响的差异性;封存过程中CO_(2)的持续注入导致储层内pH降低,产生矿物溶解,进而增加了孔隙空间,其中钙长石的溶解作用最显著,后期方解石持续生成则导致孔隙度增速放缓或减小;温度升高可促进矿物反应,并导致矿物变化量的增加,进而影响储层孔隙度的变化量;高盐度地层条件下不利于地化反应发生,进而减少孔隙度的变化量。研究结果可为CO_(2)地质封存的储层多场耦合模拟、地球化学响应特征研究提供一定的技术支撑,也为CO_(2)地质封存的长期性和稳定性评价提供了理论依据。 展开更多
关键词 CO_(2)-咸水-岩石相互作用 孔隙度 CO_(2)地质封存 咸水层 准噶尔盆地 数值模拟
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导模法生长β-Ga_(2)O_(3)晶体流场对称性研究
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作者 姜博文 纪为国 +4 位作者 张璐 范骐鸣 潘明艳 黄浩天 齐红基 《人工晶体学报》 北大核心 2025年第3期378-385,I0002,共9页
导模法生长高质量氧化镓单晶的关键在于放肩过程的稳定性控制,而对称的流场与热场是实现稳定放肩的关键因素之一。本文将数值模拟与实验相结合,通过在保温装置的不同位置分别增设进气管道,对保温腔内气体的对流行为进行调控,从而避免气... 导模法生长高质量氧化镓单晶的关键在于放肩过程的稳定性控制,而对称的流场与热场是实现稳定放肩的关键因素之一。本文将数值模拟与实验相结合,通过在保温装置的不同位置分别增设进气管道,对保温腔内气体的对流行为进行调控,从而避免气体涡流对模具上方温场分布的负面影响。研究表明,底部进气显著增强了固液界面附近温场与流场的对称性,并获得了合适的轴向温度梯度40 K/mm,成功实现了晶体生长过程中的对称放肩。本文研究为导模法生长β-Ga_(2)O_(3)单晶系统的设计与优化提供依据。 展开更多
关键词 β-Ga_(2)O_(3) 导模法 数值模拟 放肩 流场 热场
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低压CO_(2)/H_(2)O管束外凝结换热数值模拟
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作者 曹凤岩 鲁军辉 +2 位作者 陈红兵 王岩 王随林 《热力发电》 北大核心 2025年第3期69-78,共10页
碳捕集与封存是实现“双碳”目标的重要途径,超临界水煤制氢耦合CO_(2)/H_(2)O混合工质热力发电系统排气为低压、低温CO_(2)/H_(2)O混合气体,为实现零碳排放及热量回收,冷凝分离CO_(2)/H_(2)O是必要途径。采用Fluent软件模拟了CO_(2)/H_... 碳捕集与封存是实现“双碳”目标的重要途径,超临界水煤制氢耦合CO_(2)/H_(2)O混合工质热力发电系统排气为低压、低温CO_(2)/H_(2)O混合气体,为实现零碳排放及热量回收,冷凝分离CO_(2)/H_(2)O是必要途径。采用Fluent软件模拟了CO_(2)/H_(2)O混合气水平叉排管束外的冷凝换热特性,运用VOF模型、组分输运模型以及利用UDF编写的相变模型加载两相流的质量、能量和组分源项,研究了壁面液膜的形成发展过程和液滴附近流线、速度矢量、液相体积分数的分布,以及速度、蒸汽过热度和不凝气体含量对传热系数和扩散层热阻的影响。结果表明:模拟结果与实验数据相吻合,液膜热阻不随蒸汽过热度变化,但随CO_(2)摩尔分数、入口流速和总压力的升高而减小;混合气体扩散层热阻随CO_(2)摩尔分数和过热度的升高而增大,随入口流速的增大而减小;总传热系数随蒸汽过热度、入口流速和压力的升高而增大,随CO_(2)摩尔分数升高而减小,且局部冷凝传热系数与液膜厚度呈负相关,提出了一种适用于低压CO_(2)/H_(2)O冷凝传热、传质的无因次关联式。 展开更多
关键词 数值模拟 CO_(2)/H_(2)O混合气 低压 叉排管束 凝结换热
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