用格子Boltzmann方法模拟壁面微结构对管流特性的影响

计算物理 ›› 2011, Vol. 28 ›› Issue (2): 225-229.

用格子Boltzmann方法模拟壁面微结构对管流特性的影响

张任良^1,2, 狄勤丰^1,2, 王新亮^1,2, 顾春元^1,2, 王文昌^1,2

1. 上海大学, 上海市应用数学和力学研究所, 上海 200072;
2. 上海市力学在能源工程中的应用重点实验室, 上海 200072

收稿日期:2010-01-25 修回日期:2010-07-25 出版日期:2011-03-25 发布日期:2011-03-25
通讯作者: 狄勤丰,E-mail:qinfengd@sina.com
作者简介:张任良(1982-),男,河北唐山,博士生,主要从事纳米降压增注技术的研究.
基金资助:
国家自然科学基金(50874071);国家863计划项目(2008AA06Z201);上海市科委重点科技攻关计划(071605102);上海市教委科研创新项目(08ZZ45);长江学者和创新团队发展计划(IRT0844);上海大学创新基金资助项目

Lattice Boltzmann Simulation of Flow in a Micro-channel

ZHANG Renliang^1,2, DI Qinfeng^1,2, WANG Xinliang^1,2, GU Chunyuan^1,2, WANG Wenchang^1,2

1. Shanghai Institute of Applied Mathematics and Mechanics, Shanghai University, Shanghai 200072, China;
2. Shanghai Key Laboratory of Mechanics in Energy and Environment Engineering, Shanghai University, Shanghai 200072, China

Received:2010-01-25 Revised:2010-07-25 Online:2011-03-25 Published:2011-03-25

摘要/Abstract

摘要： 采用格子Boltzmann方法和Shan-Chen多相流模型,模拟液滴在常力驱动下在微管道内的流动,研究微孔道壁面润湿性和几何结构对降压增注效果的影响.阐明具有一定粗糙度的疏水表面阻力减小的原因,研究表明,壁面润湿性和粗糙度对管流特性有显著的影响,同时也表明,用Lattice Boltzmann方法模拟,具有相当精确的可预测性,在石油储层微观渗流减阻机制研究方面有很好的应用前景,其可为研究纳米降压增注效果提供有用工具.

关键词: 减阻, 润湿性, 纳米颗粒, 多相流, Lattice Boltzmann模型

Abstract: A droplet with constant driving force moving inside a micro-channel is studied in a lattice Boltzmann model and a Shan-Chen multiphase model.Flow regimes under different wall wettability and topography are investigated.It is clarified that hydrophobic surface with certain roughness can reduce fluid flow resistance.It is found that flow behaviors are strongly affected by wall wettability and surface roughness.It shows that the method is efficient and accurate.It has good prospect on the study of drag reduction of microscopic seepage of reservoirs.

Key words: drag reduction, wettability, nanoparticle, multiphase-flow, Lattice Boltzmann model

中图分类号:

TE348

张任良, 狄勤丰, 王新亮, 顾春元, 王文昌. 用格子Boltzmann方法模拟壁面微结构对管流特性的影响[J]. 计算物理, 2011, 28(2): 225-229.

ZHANG Renliang, DI Qinfeng, WANG Xinliang, GU Chunyuan, WANG Wenchang. Lattice Boltzmann Simulation of Flow in a Micro-channel[J]. CHINESE JOURNAL OF COMPUTATIONAL PHYSICS, 2011, 28(2): 225-229.

[1]	李子丰, 杨宁. 模拟射流雾化过程的VOF-LPT耦合方法[J]. 计算物理, 2022, 39(4): 440-452.
[2]	孙杰, 程仁寨, 李云, 房洪杰, 汪洪波, 陈小龙. Au@碳球复合结构中Au颗粒位置调控光吸收[J]. 计算物理, 2021, 38(6): 735-741.
[3]	赵玉龙, 周厚杰, 李洪玺, 文涛, 张芮菡, 张烈辉. 基于水平集方法的低渗砂岩数字岩心气水两相渗流模拟[J]. 计算物理, 2021, 38(5): 585-594.
[4]	曹仁义, 黄涛, 程林松, 高占武, 贾志豪. 水驱油藏中原油极性物质对吸附和润湿性影响的分子模拟[J]. 计算物理, 2021, 38(5): 595-602.
[5]	阿湖宝, 杨志兵, 胡冉, 陈益峰. 纳米尺度下毛细流动的分子动力学模拟[J]. 计算物理, 2021, 38(5): 603-611.
[6]	牛霄, 倪国喜, 马文铧. 自适应多分辨率方法在反应多相流数值模拟中的应用[J]. 计算物理, 2020, 37(6): 639-652.
[7]	冯其红, 赵蕴昌, 王森, 张以根, 孙业恒, 史树彬. 基于相场方法的孔隙尺度油水两相流体流动模拟[J]. 计算物理, 2020, 37(4): 439-447.
[8]	刘梅, 李曙光, 吴正人, 王松岭, 邓宇涵. 带沟槽结构的平板流动中的熵产分析[J]. 计算物理, 2020, 37(2): 182-188.
[9]	柴汝宽, 刘月田, 王俊强, 辛晶, 皮建, 李长勇. 分子动力学模拟方解石和白云石润湿性[J]. 计算物理, 2019, 36(4): 474-482.
[10]	莫康信, 苏佳佳. 磁性纳米颗粒系统偶极相互作用的Monte Carlo研究[J]. 计算物理, 2019, 36(3): 335-341.
[11]	娄钦, 臧晨强, 王浩原, 李凌. 微通道内不混溶气液两相二氧化碳界面动力学行为的格子Boltzmann研究[J]. 计算物理, 2019, 36(2): 153-164.
[12]	谢驰宇, 张建影, 王沫然. 多相非牛顿流体驱替过程的格子Boltzmann模拟[J]. 计算物理, 2016, 33(2): 147-155.
[13]	郑晓磊, 刘志峰, 王晓宏, 施安峰. 二维非均匀多孔介质中不可压两相驱替的有限分析算法[J]. 计算物理, 2015, 32(5): 586-594.
[14]	李波, 甯波, 苏海洋, 刘虹, 位云生. 产水气井井筒温度压力计算方法[J]. 计算物理, 2014, 31(5): 573-580.
[15]	洪宁, 李体云, 李秋香, 施保昌. 两相方腔流的格子Boltzmann模拟[J]. 计算物理, 2013, 30(4): 520-526.