搜索

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

多孔介质中卡森流体的分形分析

员美娟 郁伯铭 郑伟 袁洁

引用本文:
Citation:

多孔介质中卡森流体的分形分析

员美娟, 郁伯铭, 郑伟, 袁洁

Fractal analysis of Casson fluid flow in porous media

Yuan Mei-Juan, Zheng Wei, Yu Bo-Ming, Yuan Jie
PDF
导出引用
  • 研究了非牛顿流体中的卡森流体在多孔介质中的流动特性.基于服从分形分布的弯曲毛细管束模型,运用分形几何理论推导出了该流体在多孔介质中流动的流量、流速、启动压力梯度和有效渗透率的分形解析解.模型中的每一个参数都有明确的物理意义,它将卡森流体在多孔介质中的流动特性与多孔介质的微结构参数有机联系起来.文中给出了卡森流体的流速、启动压力梯度和有效渗透率随着各影响因素的变化趋势,并进行了讨论.所得分形模型可以更深刻地理解卡森流体在多孔介质中流动的内在物理机理.
    Fractal models for flow rate, velocity, starting pressure gradient and effective permeability for Casson fluid in porous media are proposed based on the fractal properties of porous media and capillary model. The proposed models are expressed as functions of fractal dimension, porosity, maximum pore size and representative length of porous media. All parameters in the proposed expressions have clear physical meaning, and the proposed models relate the properties of Casson fluid to the structural parameters of porous media. The velocity, starting pressure gradient and effective permeability versus different parameters are discussed, and the analytical expressions reveal the physical principles for flow velocity, starting pressure gradient and effective permeability in porous media.
    • 基金项目: 湖北省耐火材料与高温陶瓷重点实验室-省部共建国家重点实验室培育基地开放基金(批准号:G201009),湖北省自然科学基金(批准号:2009CDB187), 冶金工业过程系统科学湖北省重点实验室开放基金(批准号:C201019),国家自然科学基金重点项目(批准号:10932010)和中国科学院动力大地测量学重点实验室开放基金(批准号:L09-14)资助的课题.
    [1]

    Myers T G 2002 Phys. Rev. E 72 1

    [2]

    Chhabra R P, Comiti J, Machac I 2001 Chem. Eng. Sci. 56 1

    [3]

    Guo Y C, Zeng Y S, Lu D T 2005 Acta Phys. Sin. 54 802 (in Chinese) [郭永存、 曾亿山、 卢德唐 2005 54 802]

    [4]

    Xu Y S, Wu F M, Chen Y Y, Xu X Z 2003 Chin. Phys. 12 621

    [5]

    Xu Y S, Xu X Z 2002 Chin. Phys. 11 583

    [6]

    Wu B Z, Xu Y S, Liu Y, Huang G X 2005 Chin. Phys. 14 2046

    [7]

    Das B, Batra R L 1995 J. Theor. Biol. 175 1

    [8]

    Chevalley J 1991 J. Texture Stud. 22 219

    [9]

    Ochoa F G, Casas J A 1994 Chem. Eng. J. 53 B41

    [10]

    Kirsanov E A, Remizov S V 1999 Rheol. Acta 38 172

    [11]

    Casson N 1959 Rheology of Disperse Systems (London: Pergamon Press) p84

    [12]

    Deng S H, Gao S, Li Y P, Xu X Y, Lin S L 2010 Chin. Phys. B 19 040511

    [13]

    Xie T, Zou G H, William P, Kuang H L, Chen W 2010 Chin. Phys. B 19 059201

    [14]

    Han J J, Fu W J 2010 Chin. Phys. B 19 010205

    [15]

    Guo L X, Ren X C 2008 Chin. Phys. B 17 2956

    [16]

    Yang J, Lai X M, Peng G, Bian B M, Lu J 2009 Acta Phys. Sin. 58 3008 (in Chinese) [杨 娟、 赖晓明、 彭 刚、 卞保民、 陆 建 2009 58 3008]

    [17]

    Su Y F, Li P X, Chen P, Xu Z F, Zhang X L 2009 Acta Phys. Sin. 58 4531 (in Chinese) [苏亚凤、 李普选、 陈 鹏、徐忠锋、张孝林 2009 58 4531]

    [18]

    Zhang C B, Chen Y P, Shi M H, Fu P P, Wu J F 2009 Acta Phys. Sin. 58 7050 (in Chinese) [张程宾、 陈永平、 施明恒、 付盼盼、 吴嘉峰 2009 58 7050]

    [19]

    Jiang Z H, Zhao H F, Zheng R H 2009 Acta Phys. Sin. 58 7579 (in Chinese) [姜泽辉、 赵海发、 郑瑞华 2009 58 7579]

    [20]

    Hua S C, Wang H G, Wang L Y, Zhang W, Liu G 2008 Acta Phys. Sin. 57 1241 (in Chinese) [华邵春、 王汉功、 汪刘应、 张 武、 刘 顾 2008 57 1241]

    [21]

    Katz A J, Thompson A H 1985 Phys. Rev. Lett. 54 1325

    [22]

    Shen J, Wang Y, Wu X 1996 Acta Phys. Sin. 45 1501 (in Chinese) [沈 军、 王 钰、 吴 翔 1996 45 1501]

    [23]

    Yun M J, Yu B M, Xu P, Cai J C 2008 Chin. Phys. Lett. 25 616

    [24]

    Yu B M, Cheng P 2002 Int. J. Heat Mass Transfer 45 2983

    [25]

    Kim S 2002 J. Non-Newton. Fluid Mech. 103 205

    [26]

    Yu B M 2005 Chin. Phys. Lett. 22 158

    [27]

    Govier G W, Aziz K 1972 The Flow of Complex Mixtures (New York: Krieger) p73

    [28]

    Bigyani Das, Batra R 1995 J. Theor. Biol. 175 1

    [29]

    Yun M J, Yu B M, Cai J C 2008 Int. J. Heat and Mass Transfer 51 1402

    [30]

    Wu J S, Yu B M 2007 Int. J. Heat and Mass Transfer 50 3925

    [31]

    Xu P, Yu B M 2008 Advances in Water Resources 31 74

    [32]

    Tsakiroglou C D 2002 J. Non-Newton. Fluid Mech. 105 79

    [33]

    Zhang B, Yu B M, Wang H X, Yun M J 2006 Fractals 14 171

    [34]

    Yu B M, Lee L J, Cao H Q 2002 Polym. Compos. 22 201

    [35]

    Yu B M, Li J H 2004 Chin. Phys. Lett. 21 1569

  • [1]

    Myers T G 2002 Phys. Rev. E 72 1

    [2]

    Chhabra R P, Comiti J, Machac I 2001 Chem. Eng. Sci. 56 1

    [3]

    Guo Y C, Zeng Y S, Lu D T 2005 Acta Phys. Sin. 54 802 (in Chinese) [郭永存、 曾亿山、 卢德唐 2005 54 802]

    [4]

    Xu Y S, Wu F M, Chen Y Y, Xu X Z 2003 Chin. Phys. 12 621

    [5]

    Xu Y S, Xu X Z 2002 Chin. Phys. 11 583

    [6]

    Wu B Z, Xu Y S, Liu Y, Huang G X 2005 Chin. Phys. 14 2046

    [7]

    Das B, Batra R L 1995 J. Theor. Biol. 175 1

    [8]

    Chevalley J 1991 J. Texture Stud. 22 219

    [9]

    Ochoa F G, Casas J A 1994 Chem. Eng. J. 53 B41

    [10]

    Kirsanov E A, Remizov S V 1999 Rheol. Acta 38 172

    [11]

    Casson N 1959 Rheology of Disperse Systems (London: Pergamon Press) p84

    [12]

    Deng S H, Gao S, Li Y P, Xu X Y, Lin S L 2010 Chin. Phys. B 19 040511

    [13]

    Xie T, Zou G H, William P, Kuang H L, Chen W 2010 Chin. Phys. B 19 059201

    [14]

    Han J J, Fu W J 2010 Chin. Phys. B 19 010205

    [15]

    Guo L X, Ren X C 2008 Chin. Phys. B 17 2956

    [16]

    Yang J, Lai X M, Peng G, Bian B M, Lu J 2009 Acta Phys. Sin. 58 3008 (in Chinese) [杨 娟、 赖晓明、 彭 刚、 卞保民、 陆 建 2009 58 3008]

    [17]

    Su Y F, Li P X, Chen P, Xu Z F, Zhang X L 2009 Acta Phys. Sin. 58 4531 (in Chinese) [苏亚凤、 李普选、 陈 鹏、徐忠锋、张孝林 2009 58 4531]

    [18]

    Zhang C B, Chen Y P, Shi M H, Fu P P, Wu J F 2009 Acta Phys. Sin. 58 7050 (in Chinese) [张程宾、 陈永平、 施明恒、 付盼盼、 吴嘉峰 2009 58 7050]

    [19]

    Jiang Z H, Zhao H F, Zheng R H 2009 Acta Phys. Sin. 58 7579 (in Chinese) [姜泽辉、 赵海发、 郑瑞华 2009 58 7579]

    [20]

    Hua S C, Wang H G, Wang L Y, Zhang W, Liu G 2008 Acta Phys. Sin. 57 1241 (in Chinese) [华邵春、 王汉功、 汪刘应、 张 武、 刘 顾 2008 57 1241]

    [21]

    Katz A J, Thompson A H 1985 Phys. Rev. Lett. 54 1325

    [22]

    Shen J, Wang Y, Wu X 1996 Acta Phys. Sin. 45 1501 (in Chinese) [沈 军、 王 钰、 吴 翔 1996 45 1501]

    [23]

    Yun M J, Yu B M, Xu P, Cai J C 2008 Chin. Phys. Lett. 25 616

    [24]

    Yu B M, Cheng P 2002 Int. J. Heat Mass Transfer 45 2983

    [25]

    Kim S 2002 J. Non-Newton. Fluid Mech. 103 205

    [26]

    Yu B M 2005 Chin. Phys. Lett. 22 158

    [27]

    Govier G W, Aziz K 1972 The Flow of Complex Mixtures (New York: Krieger) p73

    [28]

    Bigyani Das, Batra R 1995 J. Theor. Biol. 175 1

    [29]

    Yun M J, Yu B M, Cai J C 2008 Int. J. Heat and Mass Transfer 51 1402

    [30]

    Wu J S, Yu B M 2007 Int. J. Heat and Mass Transfer 50 3925

    [31]

    Xu P, Yu B M 2008 Advances in Water Resources 31 74

    [32]

    Tsakiroglou C D 2002 J. Non-Newton. Fluid Mech. 105 79

    [33]

    Zhang B, Yu B M, Wang H X, Yun M J 2006 Fractals 14 171

    [34]

    Yu B M, Lee L J, Cao H Q 2002 Polym. Compos. 22 201

    [35]

    Yu B M, Li J H 2004 Chin. Phys. Lett. 21 1569

  • [1] 金燕, 石子璇, 金奕扬, 田文得, 张天辉, 陈康. 有限多孔介质诱导活性哑铃的聚集行为.  , 2024, 73(16): 160502. doi: 10.7498/aps.73.20240784
    [2] 张沐安, 王进卿, 吴睿, 冯致, 詹明秀, 徐旭, 池作和. 多孔介质内气泡Ostwald熟化特性三维孔网数值模拟.  , 2023, 72(16): 164701. doi: 10.7498/aps.72.20230695
    [3] 刘高洁, 邵子宇, 娄钦. 多孔介质中含溶解反应的互溶驱替过程格子Boltzmann研究.  , 2022, 71(5): 054702. doi: 10.7498/aps.71.20211851
    [4] 刘高洁, 邵子宇, 娄钦. 多孔介质中含有溶解反应的互溶驱替过程格子Boltzmann研究.  , 2021, (): . doi: 10.7498/aps.70.20211851
    [5] 唐国智, 汪垒, 李顶根. 使用条件生成对抗网络生成预定导热率多孔介质.  , 2021, 70(5): 054401. doi: 10.7498/aps.70.20201061
    [6] 张先飞, 王玲玲, 朱海, 曾诚. 自由流体层与多孔介质层界面的盐指现象的统一域法模拟.  , 2020, 69(21): 214701. doi: 10.7498/aps.69.20200351
    [7] 乔厚, 何锃, 张恒堃, 彭伟才, 江雯. 二维含多孔介质周期复合结构声传播分析.  , 2019, 68(12): 128101. doi: 10.7498/aps.68.20190164
    [8] 娄钦, 黄一帆, 李凌. 不可压幂律流体气-液两相流格子Boltzmann 模型及其在多孔介质内驱替问题中的应用.  , 2019, 68(21): 214702. doi: 10.7498/aps.68.20190873
    [9] 仇浩淼, 夏唐代, 何绍衡, 陈炜昀. 流体/准饱和多孔介质中伪Scholte波的传播特性.  , 2018, 67(20): 204302. doi: 10.7498/aps.67.20180853
    [10] 何宗旭, 严微微, 张凯, 杨向龙, 魏义坤. 底部局部加热多孔介质自然对流传热的格子Boltzmann模拟.  , 2017, 66(20): 204402. doi: 10.7498/aps.66.204402
    [11] 贾宇鹏, 王景甫, 郑坤灿, 张兵, 潘刚, 龚志军, 武文斐. 应用粒子图像测试技术测量球床多孔介质单相流动的流场.  , 2016, 65(10): 106701. doi: 10.7498/aps.65.106701
    [12] 刘高洁, 郭照立, 施保昌. 多孔介质中流体流动及扩散的耦合格子Boltzmann模型.  , 2016, 65(1): 014702. doi: 10.7498/aps.65.014702
    [13] 张婷, 施保昌, 柴振华. 多孔介质内溶解与沉淀过程的格子Boltzmann方法模拟.  , 2015, 64(15): 154701. doi: 10.7498/aps.64.154701
    [14] 王平, 尹玉真, 沈胜强. 三维有序排列多孔介质对流换热的数值研究.  , 2014, 63(21): 214401. doi: 10.7498/aps.63.214401
    [15] 蔡建超, 郭士礼, 游利军, 胡祥云. 裂缝-孔隙型双重介质油藏渗吸机理的分形分析.  , 2013, 62(1): 014701. doi: 10.7498/aps.62.014701
    [16] 郑坤灿, 温治, 王占胜, 楼国锋, 刘训良, 武文斐. 前沿领域综述多孔介质强制对流换热研究进展.  , 2012, 61(1): 014401. doi: 10.7498/aps.61.014401
    [17] 员美娟, 郑伟, 李云宝, 李钰. 单毛细管中赫切尔-巴尔克莱流体的分形分析.  , 2012, 61(16): 164701. doi: 10.7498/aps.61.164701
    [18] 赵明, 郁伯铭. 基于分形多孔介质三维网络模型的非混溶两相流驱替数值模拟.  , 2011, 60(9): 098103. doi: 10.7498/aps.60.098103
    [19] 罗莹莹, 詹杰民, 李毓湘. 多孔介质中盐指现象的数值模拟.  , 2008, 57(4): 2306-2313. doi: 10.7498/aps.57.2306
    [20] 崔志文, 王克协, 曹正良, 胡恒山. 多孔介质BISQ模型中的慢纵波.  , 2004, 53(9): 3083-3089. doi: 10.7498/aps.53.3083
计量
  • 文章访问数:  10779
  • PDF下载量:  1127
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2009-12-30
  • 修回日期:  2010-04-21
  • 刊出日期:  2011-01-05

/

返回文章
返回
Baidu
map