相变多孔介质渗流特性的研究

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伴随着相变发生的多孔介质多相流动问题近年来出现在很多的科学和工程技术领域中,包括岩盐开采,水溶采矿,找矿预测,土壤学,石油储油工业等。考虑到在渗流过程中多孔介质中部分成分与水发生化学反应产生相变,孔隙结构将不再固定不变而是随着反应时间的增长逐渐产生变化,通过本文对其规律有一定的了解。 本文首先通过对颗粒堆积多孔介质的制备及其孔隙率和强度的测试,选择出较适合的多孔试样用于渗透试验。通过对制备过程的多次试验及试样性质的测量中,掌握了试样在制备过程中的第一手数据,并通过整理得出压样载荷、颗粒构成、孔隙度及强度等性质和规律。 其次,利用人工制备出的多孔试样,在常规三轴条件下分别进行了恒水头渗透试验和恒流量渗透试验。并由此得出了在恒水头条件下不同试样流量与时间的乘幂关系及轴向变形与时间的乘幂关系;得出了在恒流量条件下不同试样的底部压力与时间的乘幂关系和轴向变形与时间的乘幂关系。 最后本文研究了一维非稳态耦合渗流的问题,在试验的基础上,通过分析建立了在恒水头条件下和恒压力条件下的数学模型,得出了求解渗流场的控制方程、边界条件及孔隙度随时间变化规律,形成了定解问题。通过有效容积法求解定解问题得到了恒水头条件下的流量与时间的关系曲线和恒流量条件下的试样底部压力与时间的关系曲线。最后通过所得结果与试验结果的比较,验证了数学模型的正确性。
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