Lattice Boltzmann Simulation of Fluid Flow Characteristics in a Rock Micro-Fracture Based on the Pseudo-Potential Model
Lattice Boltzmann Simulation of Fluid Flow Characteristics in a Rock Micro-Fracture Based on the Pseudo-Potential Model
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基于赝势模型的岩石微裂隙流体流动特性格子玻尔兹曼模拟
DOI：
10.3390/en11102576
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发表时间：
2018-09
期刊：
影响因子：
3.2
通讯作者：
Libin Xin
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Pengyu Wang;Zhiliang Wang;Linfang Shen;Libin Xin
滑移边界对流体流动具有重要影响，在岩石微裂隙中其影响不可忽视。本文提出了一种改进的赝势多重弛豫时间（MRT）格子玻尔兹曼方法（LBM），该方法可以实现大密度比，用于模拟微裂缝中的流体流动。测试模型满足热力学一致性，模拟大液气密度比情况下的泊肃叶流动。以滑移长度作为评价流动特性的指标，讨论了壁面润湿性、微裂缝宽度、驱动压力和液气密度比对滑移长度的影响。结果表明，岩石微裂隙中滑移长度随着壁面接触角的增大而显着增大。并且液气密度比对滑移长度有重要影响，特别是对于疏水壁。此外，在层流流态下，驱动压力和微裂缝宽度对滑移长度影响很小。
Slip boundary has an important influence on fluid flow, which is non-negligible in rock micro-fractures. In this paper, an improved pseudo-potential multi-relaxation-time (MRT) lattice Boltzmann method (LBM), which can achieve a large density ratio, is introduced to simulate the fluid flow in a micro-fracture. The model is tested to satisfy thermodynamic consistency and simulate Poiseuille flow in the case of large liquid-gas density ratio. The slip length is used as an index for evaluating the flow characteristics, and the effects of wall wettability, micro-fracture width, driving pressure and liquid-gas density ratio on the slip length are discussed. The results demonstrate that the slip length increases significantly with the increase of the wall contact angle in rock micro-fracture. And the liquid-gas density ratio has an important impact on the slip length, especially for the hydrophobic wall. Moreover, under the laminar flow regime the driving pressure and the micro-fracture width has little effect on the slip length.
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