【摘 要】
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海上油气的开采和运输过程存在严重的管道泄漏、溢油漏气事件,泄漏的油气资源造成严重的海面环境污染和经济损失。针对海面溢油问题,有效的方法之一是采用多孔材料对溢油进行吸附回收,溢油中的固体颗粒对吸附效果也有很大的影响,吸附过程涉及油-水-固的三相流动,因此对多孔介质内多相流动过程的研究具有重要意义。为了更好的研究多孔结构设备对海面溢油的吸附特性,本文采用格子Boltzmann方法(LBM)的Shan-
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海上油气的开采和运输过程存在严重的管道泄漏、溢油漏气事件,泄漏的油气资源造成严重的海面环境污染和经济损失。针对海面溢油问题,有效的方法之一是采用多孔材料对溢油进行吸附回收,溢油中的固体颗粒对吸附效果也有很大的影响,吸附过程涉及油-水-固的三相流动,因此对多孔介质内多相流动过程的研究具有重要意义。为了更好的研究多孔结构设备对海面溢油的吸附特性,本文采用格子Boltzmann方法(LBM)的Shan-Chen伪势模型和浸没边界法(IBM),针对压力边界下多孔介质内的油水两相流动问题及运动颗粒对流动特性的影响,分别模拟研究了多孔介质内的油-水两相和油-水-固三相流动过程。构造随机多孔介质通道,采用Shan-Chen伪势模型模拟了压力边界下通道内油水两相流动过程。随着孔隙率的增大,多孔介质出口截面油相流速越大,吸附的油相越多。根据静态接触角的计算方法,研究了接触角与壁面润湿性的关系,分析了不同接触角对油水两相流动特性的影响。壁面呈亲油性时,多孔介质对油相的吸附效果较好,减小接触角,使壁面呈较强的亲油性,有利于油的吸附解析。结合Shan-Chen伪势模型和浸没边界法(IBM)对颗粒运动进行模拟,研究了运动颗粒对多孔介质内油水两相流动特性的影响。颗粒位于多孔介质内部时对油水两相流动过程影响较大。增大孔隙率可以获得更多的油相,针对不同的颗粒粒径,适当调整多孔结构孔隙率,可以有效减少固体颗粒含量。适当增加壁面的亲油性,油的流动速度增大,有利于获取更多的油相。根据实际多孔结构设备,简化计算模型。针对固体颗粒对流体流动的影响,结合Shan-Chen伪势模型和浸没边界法(IBM)研究了海面溢油吸附特性,着重分析了运动颗粒对溢油吸附特性的影响。增大孔隙率可以获得更多的溢油,有利于溢油的吸附解析。增加壁面的亲油性,有利于提高溢油的吸附效率,但壁面亲油性过强时,固体颗粒随溢油被吸附,对吸附溢油产生不利影响。
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