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當(dāng)前位置：首頁(yè) > 新聞信息- 分形多孔介質(zhì)中氣體流動(dòng)與擴(kuò)散的輸運(yùn)特性研究
- 錄入時(shí)間: 2012/8/24
- 在自然界和工程應(yīng)用中,多孔介質(zhì)中氣體流動(dòng)與擴(kuò)散越來(lái)越受到人們的廣泛關(guān)注和重視。研究表明大部分多孔介質(zhì)具有隨機(jī)性、無(wú)序性和自相似性等分形特征。因此,可以采用分形幾何理論來(lái)表征結(jié)構(gòu)復(fù)雜的多孔系統(tǒng),然后研究其中的氣體輸運(yùn)特性。本文首先簡(jiǎn)單介紹多孔介質(zhì),并著重概述了毛細(xì)管束模型和類(lèi)分形樹(shù)狀分叉網(wǎng)絡(luò)模型的結(jié)構(gòu)參量,接著對(duì)多孔介質(zhì)中氣體流動(dòng)與擴(kuò)散的區(qū)域劃分以及輸運(yùn)特性(如滲透率和擴(kuò)散系數(shù))的研究進(jìn)展進(jìn)行了綜述。 第二部分采用分形幾何理論和方法研究了多孔介質(zhì)中的氣體流動(dòng)問(wèn)題。首先運(yùn)用毛細(xì)管束模型表征多孔介質(zhì),建立了滑移流區(qū)氣體滑移因子的理論模型,并分析了氣體滑移因子隨絕對(duì)(液體)滲透率以及多孔介質(zhì)的結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化情況。接著用類(lèi)分形樹(shù)狀網(wǎng)絡(luò)模擬裂縫網(wǎng)絡(luò),用毛細(xì)管束模型描述基質(zhì)介質(zhì),推導(dǎo)了構(gòu)建的雙重多孔介質(zhì)中氣體流動(dòng)的滲透率的理論模型。本模型預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬數(shù)據(jù)均吻合得較好,且氣體滲透率被表示成多孔介質(zhì)結(jié)構(gòu)參數(shù)的函數(shù),模型中沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)常數(shù)。因此,所提出的模型比經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ涂梢越沂靖嗟奈锢頇C(jī)制。最后,本工作還建立了非等溫情況下接觸面間的多孔區(qū)域中的氣體泄漏率模型,該模型不僅與結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān),而且與溫度有關(guān)。本模型可以用于研究底座具有微孔的密閉容器的氣體泄漏預(yù)測(cè)。 第三部分采用分形幾何理論和方法研究了多孔介質(zhì)中的氣體擴(kuò)散問(wèn)題。如果多孔介質(zhì)中的孔道之間無(wú)連接或連接性很弱,我們采用毛細(xì)管束模型表征多孔介質(zhì)。如果多孔介質(zhì)中孔道彼此相互連接,我們采用基質(zhì)多孔介質(zhì)嵌入類(lèi)分形樹(shù)狀分叉網(wǎng)絡(luò)來(lái)表征多孔介質(zhì)。因此,本文分別推導(dǎo)了兩種不同介質(zhì)(即毛細(xì)管束模型和基質(zhì)介質(zhì)嵌入樹(shù)狀網(wǎng)絡(luò)模型)中氣體擴(kuò)散系數(shù)的理論模型。理論模型預(yù)測(cè)與已有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)符合較好。此外,我們還分析了多孔介質(zhì)的參量對(duì)氣體擴(kuò)散系數(shù)的影響。 第四章采用測(cè)試粒子蒙特卡羅方法模擬了復(fù)雜管道(單根孔喉管道和變角度胳膊肘管道)中的氣體透射概率。本工作首先建立了管道的幾何模型,然后分析了管道的結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)氣體分子透射概率的影響。 本文最后總結(jié)了論文的主要研究?jī)?nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn),并對(duì)多孔介質(zhì)中氣體的輸運(yùn)特性的研究工作進(jìn)行了展望。