分形多孔介质渗透率与孔隙度理论关系模型

基于多孔介质微观孔隙结构的分形特征、毛管模型和Poiseuille方程建立了计算分形多孔介质宏观物性参数渗透率与孔隙度的理论模型,给出了二者之间新的理论关系式.分形多孔介质宏观物性参数及其关系式是多孔介质微观孔隙结构分维数、分形系数和微观结构参数的函数,不包含任何经验或实验常数.定量分析了多孔介质微观孔隙结构分维数、分形系数和微观结构参数对分形多孔介质宏观物性参数及其关联式的影响.理论计算结果与实验结果存在较好的一致性,表明理论模型是有效的.     

非饱和多孔介质有效导热系数模型

多孔介质有效导热系数是研究地源热泵、土壤及岩土热储、材料热质传递的重要参数,运用分形理论,建立了一种预测非饱和多孔介质有效导热系数的分形物理模型和相应的有效导热系数计算公式,基于MATLAB数值分析显示模型计算结果与实验测量值具有较好的一致性,并通过该模型探讨了相关微观参数对多孔介质有效导热系数的影响,结果显示弯曲度分形维数、孔隙率与多孔介质导热系数呈负相关,固液相占比、饱和度、固相基质边长与多孔介质导热系数呈正相关,当孔隙率大于78.4%时,导热系数较小的孔隙相对多孔介质有效导热系数影响较大。     

超高多孔度多孔硅的制备和特性研究

在〈10 0〉和〈111〉硅衬底上 ,用超临界干燥方法制备了超高多孔度的多孔硅 (多孔度大于90 % ) ,并对其光致发光和光致发光激发以及结构进行了研究 .发现光致发光峰位随多孔度增加而蓝移的数值远小于量子限制模型预期的结果 .     

粗糙树状分叉网络多孔介质的有效热导率模型研究

由于天然多孔介质表面均为粗糙的且其微结构满足分形标度律,该文采用分形几何理论,给出了粗糙壁面的树状分叉网络多孔介质的有效热导率的分布函数,探讨了粗糙树状分叉网络多孔介质有效热导率与多孔介质结构参数之间的定量关系.并将理论结果与实验数据进行了对比,验证了该模型的有效性.     

多孔岩土材料渗透系数与孔隙率关系随机模拟

为了研究多孔岩土材料渗透系数与孔隙率关系,根据给定有限元计算模型的孔隙率,随机生成表征孔隙和固体颗粒的有限元模型,模型中的材料参数和单元属性用ANSYS中的APDL参数化语言赋值。根据有限元随机模拟断面的流量分布和稳态渗流问题的达西定律,计算在不同孔隙率的等效渗透系数,研究等效渗透系数与岩土孔隙率之间的关系。计算结果表明:在孔隙尺寸不变的情况下,等效渗透系数与孔隙率成正比。     

非饱和流固耦合双重孔隙介质模型控制方程

裂隙岩体非饱和渗流和流固耦合是普遍存在的现象,利用双重孔隙介质模型,在多孔介质弹性理论和广义有效应力的基础上,给出了双重孔隙介质非饱和流固耦合方程的数学推导,经过离散化后可以用于数值计算,最后提出了一些需要进一步解决的问题.     

排液法测定多孔陶瓷材料开孔率的探讨

为了正确测量多孔陶瓷材料的开孔率,根据阿基米德定律,应用电子分析天平,排液法推导了浸没在液体中或飘浮于液面上的多孔材料的开孔率公式,并简要分析了测试过程中的注意事项。     

考虑孔隙率和不均匀系数的土石混合体颗粒流分析

为研究低含石率情况下,由土体主导的土石混合体的力学特性,采用分层欠压和随机生成多边形相结合的建模方法,建立土石混合体颗粒流模型,提出不均匀系数作为衡量土石混合体非均质性的指标。通过室内试验校核了颗粒模型的细观参数,并开展双轴数值模拟试验,研究在低含石率情况下,含石率、土体孔隙率和不均匀系数3个因素对土石混合体力学特性的影响。结果表明:在低含石率情况下,土石混合体的强度受土体孔隙率影响较大,随着土体孔隙率的减小,土石混合体的强度有较大提高;块石的存在破坏了土体的均匀性和连续性,反而在低含石率情况下,随着含石率增大,土石混合体整体强度有微小减小的现象;土石混合体的不均匀系数对体应变影响较大,不均匀系数越大,体应变的膨胀现象越明显。     

径向非均匀介质中的电磁测井响应

通过求解圆柱坐标系中电场强度的赫姆霍兹方程,导出了径向非均匀介质中电磁测井的响应函数的一般表达式.数值计算结果表明,套管厚度的微小变化对电磁测井响应影响明显.不同电导率金属套管的电磁测井响应分析表明,套管电导率越高,接收线圈上的电场响应幅度越小.讨论了套管磁导率变化的电磁测井响应特征,结果表明:套管磁导率越高,电磁波信号越难穿过套管,响应信号幅度越小.因此,在套管井电磁测井技术中,应尽量选用非磁性或弱磁性套管.     

强非线性复合介质的电导性质研究

应用伽辽金方法研究了强非线性复合介质的电导性质；讨论了杂质和基质都服从Ｊ＝σ｜Ｅ｜２Ｅ的本构方程；在只保留最低阶近似的情况下，导出了这类复合介质的非线性有效电导率的近似解析公式．     

含水量与孔隙率对土体热导率影响的室内实验

为建立热导率与影响因素间的确定性关系和推算公式,需要严格的实验,即研究某一影响因素时应保持其他因素不变.在严格控制其他各影响因素的情况下,分别研究了土体热导率随含水量(保持孔隙率、土样成分等不变)及随孔隙率(保持含水量、土样成分等不变)的变化规律,在此基础上再对影响因素的综合影响进行研究.并从微观的角度分析土体热导率的变化规律,研究其内在传热机制.分析发现,土样种类不同,热导率随含水量及孔隙率的变化规律也不同,同时还发现土体内部粘粒含量是表征热导率递变速率发生明显变化的重要因素.给出了土体热导率的经验公式,将该公式计算值与工程土体的实验值进行对比后发现,两者间相对误差较小,该公式可直接应用于实际工程.     

隧道高性能多孔水泥混凝土孔隙率特性的试验研究

孔隙率是隧道路面多孔水泥混凝土的重要技术指标之一,保证多孔混凝土试件成型后或路面铺筑后的实测孔隙率与目标孔隙率基本一致,同时保证其具有足够大小的有效孔隙率,是高性能多孔混凝土隧道路面配合比设计的关键。依据隧道路面的功能要求,文章选定目标孔隙率为18%。级配对混凝土强度影响非常明显,随着10～15mm集料比例的增加,强度先增大后减小。当采用玄武岩等吸水率偏大的集料制备多孔水泥混凝土时,在有效孔隙率计算中应考虑集料吸水的影响。矿料级配对孔隙率的影响规律为:随着10～15mm集料比例的增大,计算孔隙率变化幅度很小,且与目标孔隙率(18%)接近;有效孔隙率呈增大的趋势,实测孔隙率先减小后增大;级配2#-2实测孔隙率最小且与目标孔隙率最接近。依据孔隙率及强度试验结果,选取级配2#-2为最佳级配。     

非均质孔隙率采空区氧化升温规律四维动态模拟

运用Fluent动网格模型实现采空区的四维动态变化,并用用户自定义函数将煤低温氧化动力学机理及非均质孔隙率函数编入Fluent中,结合时间和空间,对U+L型通风系统采空区升温规律进行四维动态模拟研究.研究表明：非均质孔隙率四维动态模型能更真实地反应孔隙率的空间与时间变化,空间某一位置的孔隙率随时间呈负指数递减;工作面推进速度越大,采空区升温速率越小,推进速度为3.6 m·d-1时平均升温速率仅为推进速度为1.2 m·d-1时的1/5;然而,推进速度越大,高温点的深度越大,不利于自燃的预防;尾巷的存在使得温度场范围扩大,温度升高,CO主要从尾巷流出,尾巷释放的CO量是回风巷CO释放量的10倍.最后利用现场实测的数据对结果进行验证,表明模拟结果是正确可信的.     

基于表征体元的空心型回填多孔结构导热模型

合理开发与利用地热能,可以有效推动绿色低碳发展、改善环境质量、实现多能互补及提高资源利用效率等。一般地,热能从地下到地上的采集和输送由地埋管来实现,管外回填结构存在散热损失,对地热能的有效利用影响较大。为研究回填结构在微观层面的导热机理,通过建立表征体元的方法,建立了2种导热分析模型：二维模型和三维模型。以硅酸钙为例,通过自主研发的实验装置对模型的准确性进行了验证,并分析了相关参数(水气比、孔隙率)对三维模型导热系数的影响。结果表明：当温度变化时,串联模型曲线变化较为平缓,更接近真实值;当水气比变化时,串联模型曲线变化较为平缓,更接近真实值。可见,建立的三维串联模型更加精准,为其他多孔材料导热系数的测定提供了一种可供参考的数值计算方法。     

孔隙率与饱和度对粉土导热特性的影响

为了研究孔隙率与饱和度对粉土热物理特性的影响,采用ISOMET热特性分析仪对苏州粉土、郑州粉土的重塑样及原状样热物理参数进行测试,从土体三相构成角度分析了粉土热物理参数(导热系数和体积比热容)与孔隙率及饱和度的演化关系。结果表明:当孔隙率一定时,粉土导热系数和体积比热容都随着饱和度增大而增大。粉土的饱和度存在一个临界值,当饱和度小于该临界值时,体积比热容随着孔隙率的增大而减少。孔隙率、饱和度与导热系数成非线性关系,与体积比热容成线性关系。     

Production and characterization of high porosity porous Fe-Cr-C alloys by the space holder leaching technique

Spherical carbamide particles were employed to produce porous Fe-Cr-C alloy with high porosity and large aperture via the space-holder leaching technique. A series of porous samples were prepared by regulating the processing parameters, which included the carbamide content and the compaction pressure. The pore characteristics and compression properties of the produced samples were investigated. The samples were characterized by scanning electron microscopy, image analysis, and compression tests. The results showed that the macro-porosity and the mean pore size were in the ranges 40.4%–82.4% and 0.6–1.5 mm, respectively. The compressive strength varied between 25.38 MPa and 127.9 MPa, and was observed to decrease with increasing total porosity.     

球形空心材料导热性能预测研究

研究了球形空心材料的导热性，给出了空心材料导热性与基体材料导热性及空心体分比间的关系。首先，将均匀化方法应用预测空心材料的导热性方面，并用该方法以图形方式给出了材料导热性同空心体分比间的关系；蕨，利用自洽模型和广义自洽模型给出了预测空心材料导热性的表达式。结果比较表明，这些方法给出了非常接近的结果，特别是均匀化方法和广义自洽方法的结果几乎的相同的。指出了Ｔｚｏｕ的关于球形空心材料导热性关系式的错误     

多孔介质球向渗流的渗透率分形模型

基于分形理论与技术,该文研究了牛顿流体在多孔介质中球向渗流问题,提出了牛顿流体球向渗流渗透率模型,分析了多孔介质的微结构参数对球向渗透率的影响.研究结果表明,球向渗透率随孔隙面积分形维数和孔隙度的增加而增加,随迂曲度分形维数和径向距离r的增加而减小;本模型预期结果与Chang和Yortsos的模型相比较吻合较好,证实了球向渗透率分形模型的正确性.     

多孔材料热导率通用计算方法

利用蒙特卡洛法对多孔材料的内部结构进行了重构,并验证了重构模型具有自相似性和标度不变性的分形特性.对重构的多孔材料模型进行网格划分,利用二值化原理识别网格中的固体基质和流体孔隙,构筑材料内部真实传热过程的串并联混合热阻阵列图,建立适用于各种均质和非均质多孔材料热导率的计算方法——二值化阵列法.基于该方法,对闭孔泡沫铝和硅酸铝耐火纤维材料的热导率进行了计算,并与文献中的实验测量值进行了比较,具有较好的一致性,验证了本方法的正确性和普适性.     

基于测井资料的裂缝面孔率标定裂缝孔隙度的数值模拟及应用

根据裂缝面孔率和裂缝孔隙度的定义,分别建立水平缝、低角度缝、倾斜缝、高角度缝和垂直缝时裂缝面孔率与裂缝孔隙度比值的计算模型,并分别计算不同裂缝倾角、不同井径和不同窗长时的比值,分析低角度缝、倾斜缝和高角度缝条件下比值的影响因素,最后通过对实际测井资料计算该比值,验证数值模拟结果的正确性,同时利用裂缝面孔率对裂缝孔隙度进行标定,进而得到标定公式。结果表明:裂缝面孔率和裂缝孔隙度之间并非简单的线性或者对数关系;裂缝面孔率对裂缝孔隙度标定时需进行初次标定和再次标定。