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多孔介质内溶解与沉淀过程的格子Boltzmann方法模拟
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:《物理学报》
  • 时间:0
  • 分类:O35[理学—流体力学;理学—力学]
  • 作者机构:[1]武汉科技大学理学院,武汉430081, [2]华中科技大学数学与统计学院,武汉430074
  • 相关基金:国家自然科学基金(批准号:51306133,11272132)资助的课题 感谢华中科技大学煤燃烧国家重点实验室郭照立教授的讨论.
中文摘要:

本文采用格子Boltzmann方法模拟了多孔介质内的溶解和沉淀现象,并分析了雷诺数、施密特数、达姆科勒数对多孔介质孔隙结构及浓度分布的影响.结果表明:对于多孔介质内的溶解(沉淀)过程,当雷诺数越大时,孔隙率越大(小),平均浓度值越小(大);当达姆科勒数或施密特数较小时,溶解和沉淀过程均受反应控制,此时反应在多孔介质的固体表面较为均匀的发生;当达姆科勒数或施密特数较大时,溶解和沉淀过程均受扩散控制,此时反应主要发生在上游及大孔隙区域.

英文摘要:

In this paper, we simulate numerically the dissolution and precipitation in porous media by using the lattice Boltzmann method(LBM). The fluid flow in porous media is simulated by using a multiple-relaxation-time(MRT)LBM, while a D2Q9 lattice BGK model is used for reactive solute transport. First, the code of LBM is tested by simulating the diffusion and reaction at a boundary in an open rectangular domain, and comparing the results with the analytic solution. Then, the effects of the Reynolds number(Re), the Schmidt number(Sc) and the Damkohler number(Da) on the variations of the geometry of the porous media and the concentration field are carefully studied. It can be found that for the dissolution(precipitation), as Re is increased, the porosity of the porous media will be increased(decreased), and the average concentration will be decreased(increased). Besides, at low Damkohler numbers or Schmidt numbers, the dissolution and precipitation will be reaction-controlled and are highly uniform. However, as Da or Sc is high, the dissolution and precipitation will be diffution-controlled, and mainly occur in the upstream and large pore space.

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49876