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毛管压力曲线的孔隙结构控制机制:微流体实验与缩放模型
1
作者
张书婧
胡冉
+3 位作者
王冠雄
兰天
杨志兵
陈益峰
《力学学报》
北大核心
2025年第8期1996-2009,共14页
孔隙介质多相渗流运动是地下水与环境领域的核心问题,其关键本构关系——毛管压力曲线受孔隙结构及润湿性等多重因素耦合控制.传统模型(如van Genuchten模型)虽应用广泛,但其参数与岩土介质特性的关联机制尚不明确,现有基于Young-Laplac...
孔隙介质多相渗流运动是地下水与环境领域的核心问题,其关键本构关系——毛管压力曲线受孔隙结构及润湿性等多重因素耦合控制.传统模型(如van Genuchten模型)虽应用广泛,但其参数与岩土介质特性的关联机制尚不明确,现有基于Young-Laplace方程的尺度缩放方法在处理中等润湿条件(接触角接近90°)时存在理论缺陷和预测精度不足的问题.文章通过自主研发的微流体可视化实验平台开展气-油两相渗流实验测定毛管压力曲线,结合5种孔隙率(0.1~0.5)和5种粒径变异度组合的500组孔隙网络数值模拟系统研究孔隙结构参数对毛管压力曲线的影响机制,结果表明孔隙率增大使毛细压力降低且残余饱和度减小,低孔隙率条件下粒径变异度对残余饱和度影响显著;通过统计分析建立了van Genuchten模型参数与孔隙率及粒径变异度的定量回归方程,提出基于孔隙尺度上毛细压力阈值的缩放模型,克服了传统Leverett J-function在中等润湿条件下的局限性.研究成果通过实验和模拟的联合验证,构建了考虑孔隙结构参数的毛管压力曲线预测方法,为多相渗流本构建模及地下工程渗流分析提供了理论支撑,对二氧化碳地质封存、地下水污染修复等重大工程应用具有重要的科学价值和实践指导意义.
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关键词
孔隙结构
毛管压力曲线
微流体实验
孔隙网络数值模拟
缩放模型
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职称材料
微流体实验技术研究
被引量：
2
2
作者
冯焱颖
周兆英
+1 位作者
叶雄英
熊继军
《制造技术与机床》
CSCD
北大核心
2002年第9期27-30,共4页
微流体实验技术的研究是微流体器件发展的迫切需要 ,它不仅可以提供测量微流体器件性能必备的工具 ,而且对于探索微观尺度流体的传输机制具有极为重要的意义。文章对微流体实验技术的难点进行了概括 ,并对几种主要的微流体实验技术进行...
微流体实验技术的研究是微流体器件发展的迫切需要 ,它不仅可以提供测量微流体器件性能必备的工具 ,而且对于探索微观尺度流体的传输机制具有极为重要的意义。文章对微流体实验技术的难点进行了概括 ,并对几种主要的微流体实验技术进行了讨论 ,指出流动显示技术由于对流动本身的干扰非常小 ,而且在一些研究人员的努力下精度得到不断提高 。
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关键词
微
电子机械系统
微
流体
微流体实验
流动显示技术
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职称材料
题名
毛管压力曲线的孔隙结构控制机制:微流体实验与缩放模型
1
作者
张书婧
胡冉
王冠雄
兰天
杨志兵
陈益峰
机构
武汉大学水资源工程与调度全国重点实验室
武汉大学水工岩石力学教育部重点实验室
出处
《力学学报》
北大核心
2025年第8期1996-2009,共14页
基金
国家自然科学基金资助项目(52379107,52494972和52309141)。
文摘
孔隙介质多相渗流运动是地下水与环境领域的核心问题,其关键本构关系——毛管压力曲线受孔隙结构及润湿性等多重因素耦合控制.传统模型(如van Genuchten模型)虽应用广泛,但其参数与岩土介质特性的关联机制尚不明确,现有基于Young-Laplace方程的尺度缩放方法在处理中等润湿条件(接触角接近90°)时存在理论缺陷和预测精度不足的问题.文章通过自主研发的微流体可视化实验平台开展气-油两相渗流实验测定毛管压力曲线,结合5种孔隙率(0.1~0.5)和5种粒径变异度组合的500组孔隙网络数值模拟系统研究孔隙结构参数对毛管压力曲线的影响机制,结果表明孔隙率增大使毛细压力降低且残余饱和度减小,低孔隙率条件下粒径变异度对残余饱和度影响显著;通过统计分析建立了van Genuchten模型参数与孔隙率及粒径变异度的定量回归方程,提出基于孔隙尺度上毛细压力阈值的缩放模型,克服了传统Leverett J-function在中等润湿条件下的局限性.研究成果通过实验和模拟的联合验证,构建了考虑孔隙结构参数的毛管压力曲线预测方法,为多相渗流本构建模及地下工程渗流分析提供了理论支撑,对二氧化碳地质封存、地下水污染修复等重大工程应用具有重要的科学价值和实践指导意义.
关键词
孔隙结构
毛管压力曲线
微流体实验
孔隙网络数值模拟
缩放模型
Keywords
pore structure
capillary pressure curve
microfluidic experiment
pore-network simulation
scaling model
分类号
O357.3 [理学—流体力学]
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职称材料
题名
微流体实验技术研究
被引量：
2
2
作者
冯焱颖
周兆英
叶雄英
熊继军
机构
清华大学
出处
《制造技术与机床》
CSCD
北大核心
2002年第9期27-30,共4页
基金
国家自然科学基金资助项目 (2 98330 70 )
国家重点基础研究发展规划项目<集成微光机电系统研究>资助 (G1 9990 331 0 6)
文摘
微流体实验技术的研究是微流体器件发展的迫切需要 ,它不仅可以提供测量微流体器件性能必备的工具 ,而且对于探索微观尺度流体的传输机制具有极为重要的意义。文章对微流体实验技术的难点进行了概括 ,并对几种主要的微流体实验技术进行了讨论 ,指出流动显示技术由于对流动本身的干扰非常小 ,而且在一些研究人员的努力下精度得到不断提高 。
关键词
微
电子机械系统
微
流体
微流体实验
流动显示技术
Keywords
Micro-electronic-mechanical System(MEMS), Micro Fluids, Micro Fluidic Experiments, Flow Visualization Technologies
分类号
TH－39 [机械工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
毛管压力曲线的孔隙结构控制机制:微流体实验与缩放模型
张书婧
胡冉
王冠雄
兰天
杨志兵
陈益峰
《力学学报》
北大核心
2025
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
微流体实验技术研究
冯焱颖
周兆英
叶雄英
熊继军
《制造技术与机床》
CSCD
北大核心
2002
2
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职称材料
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