计算物理 ›› 2016, Vol. 33 ›› Issue (4): 399-409.

• 研究论文 • 上一篇    下一篇

多孔介质中化学反应对非等粘流体混合过程影响的格子Boltzmann研究

雷体蔓, 孟旭辉, 郭照立   

  1. 华中科技大学煤燃烧国家重点实验室, 湖北 武汉 430074
  • 收稿日期:2015-05-30 修回日期:2015-07-31 出版日期:2016-07-25 发布日期:2016-07-25
  • 通讯作者: 郭照立,男,教授,E-mail:zlguo@hust.edu.cn
  • 作者简介:雷体蔓(1992-),女,硕士,研究基于格子Boltzmann方法的多孔介质反应流,E-mail:leitiman92@hust.edu.cn
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(51125024),国家重大基础研究专项基金(2011CB707305)资助项目

Lattice Boltzmann Study on Influence of Chemical Reaction on Mixing of Miscible Fluids with Viscous Instability in Porous Media

LEI Timan, MENG Xuhui, GUO Zhaoli   

  1. State Key Laboratory of Coal Combustion, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China
  • Received:2015-05-30 Revised:2015-07-31 Online:2016-07-25 Published:2016-07-25

摘要: 利用格子Boltzmann方法和GPU计算技术,在孔隙尺度上模拟多孔介质中包含界面化学反应的粘性指进现象,定量分析化学反应对流体混合的影响.采用单浓度变量的双稳态模型来描述界面反应,而各向同性的多孔介质则通过四参数法生成.研究发现化学反应能减小指进界面厚度,抑制流体的混合,甚至会出现反混合现象,并且随着反应速率的增加,影响越明显.

关键词: 格子Boltzmann方法, 流体混合, 化学反应, 孔隙尺度, GPU计算

Abstract: Using Lattice Boltzmann method on GPU, viscous fingering of chemical fluids in porous media is simulated at pore scale. Influence of chemical reaction on fluid mixing is quantified. A one-variable chemical model admitting two stable states is adopted and a homogeneous artificial medium is generated by Quartet Structure Generation Set (QSGS) method. It shows that chemical reaction makes fingering interfaces sharp, restrains fluid mixing, and causes demixing. Influence is enhanced with increase of chemical reaction rate.

Key words: lattice Boltzmann method, mixing of miscible fluids, chemical reaction, pore-scale, GPU computing

中图分类号: