基于格子Boltzmann方法的非常规天然气微尺度流动基础模型

发布时间：2024-04-27 06:40

　　基于相似准则和气体真实物性参数提出一种格子Boltzmann模型中选取无因次松弛时间的新方法,同时考虑边界努森层的影响对无因次松弛时间进行修正,结合壁面二阶滑移边界条件推导出相应组合反弹/镜面反射边界条件中的关键参数,从而建立了基于格子Boltzmann方法的适用于高温高压条件的非常规天然气微尺度流动模拟新模型。将甲烷气体在无限长微通道中的体积力驱动流动及长直微通道中受进出口压差驱动流动的模拟结果与文献中数值解及解析解进行对比,验证了模型的准确性,并对无因次松弛时间修正式进行优选。结果表明,新模型可以有效表征非常规天然气微尺度流动条件下的滑脱效应、压缩效应、气体稠密性及边界努森层影响;实现了对气体真实流动条件更加全面的表征,可作为微纳尺度非常规天然气流动模拟研究的基础模型。图8表1参56

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【部分图文】：

图6甲烷在微通道中周期流动时无因次流量随努森数的变化

Kn_2）的计算结果吻合度较高，说明Kn对边界滑移速度的准确捕捉具有重要影响。本文模型计算结果与Guo等计算结果始终存在偏差，并且在Kn值较大时偏差非常明显。可以发现，随着Kn值的增加，边界滑移速度显著增大，滑脱效应对流动的影响越来越明显。图5甲烷气体在微通道中周期流动时出口处无....

图1不同努森数下无因次松弛时间取值（N=100）（10）

2021年2月赵玉龙等：基于格子Boltzmann方法的非常规天然气微尺度流动基础模型159图1不同努森数下无因次松弛时间取值（N=100）sp（10）考虑高温高压非理想气体稠密性修正时[36]，动力黏度可表示为：2p12bD2c（11）不考虑壁面产生的影响，绘制出温度为350K....

图3不同努森数下修正系数的取值及差异无因次松弛时间的微小差别会导致模拟结果产生明显

160石油勘探与开发·油气田开发Vol.48No.1图3不同努森数下修正系数的取值及差异无因次松弛时间的微小差别会导致模拟结果产生明显差异，关系到流动模拟能否正确捕捉微尺度下的物理现象，因此需要优选修正系数。1.3边界条件及其关键参数的确定一般微尺度模拟中，考虑气体在微通道内周期....

图7甲烷在微尺度二维平板中周期流动时归一化边界滑移速度随努森数的变化

162石油勘探与开发·油气田开发Vol.48No.1在上述两种修正系数下计算出不同Kn值条件下出口处的归一化边界滑移速度slip0UU。将计算结果同Arkilic等[55]考虑一阶滑移边界推导得到的解析解以及Nie等[30]的结果进行对比（见图7）。可以看出，在滑移流区内采用不同....

本文编号：3965498