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多孔介质渗透率的分形描述

针对土壤、岩石等多孔介质结构的复杂性,从其结构形成的物理机制和达西定律出发,利用分形几何理论,将土壤等作为在统计意义上具有分形特征的多孔介质来研究其水力  (本文共5页) 阅读全文>>

中国矿业大学
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石墨多孔介质成孔逾渗机理及渗透率研究

石墨材料是典型的多孔介质,微观结构中存在大量微小孔隙,必须通过浸渍密实或者过滤吸附才能成为性能优异的工程材料,但是对石墨坯料无序孔隙的盲浸很难获得高品质材料,制约了高端石墨材料制备工艺的发展。本文从多孔介质流体力学角度出发,研究沥青粘结剂在焙烧过程中的流动与热质输运情况,分析焙烧后多孔介质孔隙结构特征,探讨孔隙结构形成过程的逾渗机理以及孔隙结构对渗透率的影响规律。本文首先从理论上分析了石墨多孔介质孔隙形成过程中的热质输运现象,将整个过程分为沥青软化、液相迁移、热解挥发、缩聚固化四个阶段。沥青液相迁移阶段表现为饱和多孔介质热质传递过程,孔隙空间完全由液相沥青占据;沥青软化、热解、缩聚阶段为非饱和多孔介质热质传递过程,孔隙空间由液态沥青、水蒸汽和挥发分气体共同占据。利用Whitaker体积平均法,推导了各阶段的热质输运方程,阐述了方程中各参数的物理意义。为了研究石墨多孔介质孔隙结构形成过程的影响因素,在差异性工艺条件下制备了多组石墨...  (本文共143页) 本文目录 | 阅读全文>>

昆明理工大学
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多孔介质渗流、干燥特性的分形研究

多孔介质传热传质过程遍及于工农业生产和人类社会生活的诸多领域,尤其内部渗流过程和干燥湿分迁移过程的模型模拟一直是当今多孔介质传递研究的重点和热点。然而,由于多孔介质内部结构的复杂性,难以建立能够较好地描述多孔介质内部传递过程的模型。基于“连续介质假设”建立的相关理论和模型在发展上受到制约,而规则化的孔道网络模型也并不能真实反映多孔介质复杂孔隙结构。分形理论的引入为多孔介质传递过程提供了新的研究思路与方法,目前这一领域的研究还处于起步阶段。本文运用分形理论考虑了多孔介质内部复杂结构特征,从而更好的模拟和研究多孔介质渗流过程和干燥湿分迁移过程。本文抓住多孔介质传递过程研究中复杂结构因素这一重点与难点,运用分形理论和流体力学的相关知识推导出了分形多孔介质的孔隙率和渗透率表达式,将多孔介质渗透率预测值与Ergun关系式预测值和实验值相比较,验证该模型的准确性和可行性。选取某颗粒填充床为研究对象,建立了气相渗流控制方程,并采用SIMPLE...  (本文共74页) 本文目录 | 阅读全文>>

南华大学
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低渗透含铀砂岩多孔介质中溶浸液渗流特征研究

摘要:随着社会经济的快速发展和人民物质水平的提高,人们愈来愈关注与之息息相关的生存质量和社会的发展的基本问题。发展的关键问题是能源,能源问题的解决又依赖于能源的技术与自然资源的开发。铀是一种重要的核能资源,核电生产扩建和国防建设的加速,迫切需要大量的核燃料铀,将促使铀矿资源的开采进一步增强。为解决低渗透性砂岩地浸开采的实际问题,提高铀的浸出率,迫切地需要对低渗透砂岩型铀矿的低渗透性进行研究,以提高该类砂岩铀资源的回收率。本文采用分形理论知识,分析了含铀砂岩多孔介质结构的分形特征,并建立了铀矿砂岩分形渗流模型。通过低渗透铀矿砂岩的渗流特征实验,研究了低渗透含铀砂岩多孔介质中溶浸液流体的渗流特征。主要的工作和成果:(1)通过流体特征实验测得,溶浸液的粘度是随着溶浸液反应的时间及溶浸液中铀浓度增加整体呈现增长趋势。开始阶段,铀浓度与粘度的关系斜率较大,即随着铀浓度的增加溶浸液粘度增长速度较快;中间阶段,随着铀浓度增加溶浸液粘度变化有波...  (本文共68页) 本文目录 | 阅读全文>>

西安科技大学
西安科技大学

低渗透煤层孔隙结构的分形特征及力学性质研究

本文针对新疆低渗透煤层水压致裂工程中存在的问题,在低温氮吸附和扫描电镜实验基础上,基于分形理论研究了低渗透煤层B1~B6煤的孔隙分形特征;根据微观孔隙扫描电镜实验,采用多点统计法构建了三维孔隙模型;主要研究了孔隙分维数与孔隙结构、微观孔隙结构特征及其物理力学性质之间的关系;可将研究结果应用于新疆低渗透煤层B1~B6水压致裂工程中,对于压裂液损失、瓦斯释放等科研课题具有重要的价值和意义。本文主要内容如下:(1)总结了孔隙分形的常用模型、量测方法的适用范围,分析得到孔隙分布维数值在1~2之间,孔隙体积、比表面积、表面分形维数值在2~3之间。(2)通过低温氮吸附试验及扫描电镜实验,测定B1~B6煤样的孔隙结构参数并分析了其结构特征;根据孔隙SEM实验,建立了孔隙度为1.86%、3.7%、7.4%、11.2%的圆柱三维重构模型;(3)采用孔隙分维数表达式计算了B1~B6煤样的孔隙体积、比表面积、表面、孔隙分布分维数值;分析了孔隙结构参数...  (本文共83页) 本文目录 | 阅读全文>>

武汉理工大学
武汉理工大学

基于分形模型的PEM燃料电池扩散层物性研究

在质子交换膜(PEM:Proton Exchange Membrane)燃料电池中,气体扩散层(GDL:Gas Diffusion Layer)是电极的重要组成部分,其结构和性能参数对电池的综合性能有重要的影响。扩散层的物性参数(如渗透率、有效热导率和有效扩散系数等)与其微结构特征有密切联系,是进行模拟计算的重要基础。研究表明,扩散层具有随机性、无序性和自相似性等分形特性。分形几何已经广泛应用到涉及无序结构和多尺度物理问题的工程中,尤其在表征复杂结构方面,非常有效。本文应用分形理论,以扩散层为研究对象,采用压汞试验和扫描电子显微镜(SEM:Scanning Electron Microscope)灰度图像研究扩散层的分形特性,利用分形维数来描述扩散层的微结构特征,进一步对扩散层的物性参数进行了较深入的研究,主要研究成果概括如下:对30wt%PTFE处理前后的TGP-H-060型碳纤维纸进行压汞试验,测量其孔径分布。运用分形几何方...  (本文共130页) 本文目录 | 阅读全文>>