重力场中Hamaker势对纳米气溶胶对分布函数的影响

本从研究重力场中碰并面外无势力纳米气溶胶粒子之间的碰并出发．重力场中，纳米气溶胶粒子之间的碰并属于低peclet数高Knudsen数情况．求解纳米气溶胶间的对分布方程，得到了该条件下对分布函数的解析解．将结果和含有实力作用的匹配渐进展开法得到的三阶展式的情况做了比较，确定了该条件下Hamaker势力对对分布函数的贡献．     

Continuum-based slip model and its validity for micro-channel flows

New fabrication techniques have been successfully applied to the fabrication of micro devices, such as Mi- cro Electro Mechanical Systems (MEMS), MicroChinese Science Bulletin Vol. 51 No. 9 May 2006 Energy Systems (MES) and so on[1―3], providing op- port…     

Pseudo-particle modeling for gas flow in microchannels

The velocity profiles and temperature distributions of gas flow in microchannels, for Knudsen numbers ranging from 0.01 to 0.20, are investigated with pseudo-particle modeling (PPM). It has been found that the velocity profiles are mainly affected by Knudsen number and the external force fields applied. When Knudsen number was increased, the slip velocities on the walls increased at the beginning, and then decreased. The temperature distributions were also significantly affected by the external force. The Darcy friction factor increased with increasing Knudsen number, and its variation with Mach number under increased Knudsen number was similar to the so-called premature laminar-turbulent transition observed in experiments.     

页岩气表观渗透率与多流动机理及有效应力演化关系

由于多尺度孔隙存在纳米尺度到宏观尺度的过渡,气体在页岩中流动的主导机制会在达西流和努森扩散等运移机理之间发生转换,该现象结合页岩基质内的气体吸附作用使得页岩气渗透率的测算变得更为复杂.因此,在实验室尺度确定有效应力及气体运移方式对渗透率的综合影响力对实际页岩气开采中的渗透率及产量评估准确性有着不可忽视的影响.采用脉冲衰减渗透率测算法,在不同围压条件下,对氦气和二氧化碳在富含有机质的页岩薄片中的气体渗透率进行测量.结果表明:努森扩散作用在低孔压时对页岩气渗透率有显著的正面影响,其强度与孔压成反比.在较大围压作用下的高孔压下的超临界二氧化碳可导致页岩基质最大吸附量降低,进而增加表观渗透率.表观渗透率随着有效应力的变化在不同孔压区间有着截然相反的趋势,有效应力系数此时出现非单一值,其主要是由于孔压变化带来的气体流动机理变化而引起的.     

滑移边界下气膜厚度阶跃变化的阶形板间气体流动

为进一步研究微尺度下气膜厚度阶跃变化的阶形板间气体流动的相关物理特性,通过代入适用于任意克努森数的新滑移边界条件修正雷诺方程,应用有限体积法迭代求解了阶形板间沿气体流动方向的气膜压力和克努森数分布曲线,沿高度方向的气体流动速度分布曲线,不同环境克努森数下的气膜承载力随速度参数的变化曲线。结果表明:随着气膜间克努森数进入滑流区时,边界速度滑移效应对流体流动特性作用明显,当气膜间克努森数进入过渡区时,一阶滑移与新滑移边界条件间的数值结果产生明显偏差。可知相对于滑移系数固定的一阶滑移边界条件,滑移系数随气膜间克努森数改变而变化的新滑移边界条件,可以更好地描述高度存在阶跃变化即气膜间克努森数跨区域分布的微尺度气体流动。     

基于扩散的页岩气藏压裂水平井渗流模型研究

针对页岩储层纳米孔隙中天然气扩散作用对压裂水平井产能有多大影响这一问题,开展了渗流数学模型建
立、求解及定量计算分析研究,研究中采用了三线性渗流机理、克努森扩散机理及扩散引起渗透率增加值公式,绘制了
不同孔隙直径下克努森数与储层压力关系图版,得到了可用于实际生产预测的单井产能方程,从孔隙大小、储层压力、
气藏深度等3 个方面进行了扩散作用的分析,给出了页岩气藏生产过程中需要考虑扩散作用的各指标阈值。结果表
明,在储层压力条件下,孔隙越小的储层,扩散作用对产能的影响越大,而对于较大孔隙的储层,当井底压力低于模型
中计算出的阈值时,扩散作用就不应该被忽略。     

页岩储层纳米孔隙流动模拟研究

页岩气作为一种重要的非常规天然气资源已受到普遍关注,但页岩储层主要发育纳米孔隙,而针对页岩气在
纳米孔喉中运移的研究还相对滞后,这严重制约了页岩气藏的高效开发。针对纳米尺度孔隙,考虑页岩气的吸附解
吸及吸附相表面扩散,自由气的黏性流、滑脱效应及Knudsen 扩散等运移机制,建立了页岩气单相流动数学模型,并开
展了流动模拟研究。模拟结果表明：对于以纳米孔隙为主的页岩基质,甲烷在孔隙壁面的附着及表面扩散、气体滑脱
及Knudsen 扩散等均将影响气体流动,造成表观渗透率显著高于Darcy 渗透率,且孔喉越细小,压力越低,表观渗透率
与Darcy 渗透率相差越大。通过分析各运移机制对页岩气流动的影响,有助于深入了解页岩气运移产出过程,从而指
导页岩气藏的有效、高效开发。     

无机微孔膜传递特性的研究

分析了气体在无机微孔膜中的传递机理，利用渗透法原理建立了一套测量微孔膜传递性能的装置，用于测定渗透系数及努森系数。文中讨论了ＨａｇｅｎＰｏｉｓｅｕｉｌｅ方程、Ａｄｚｕｍｉ方程及Ｚａｖｉｓｋａ方程对无机微孔膜的适用性以及传递性能的测定原理和实验手段，测定的微米级范围的基质膜的努森系数在０．１～１．０之间。     

Dust-cloud structures behind a shock wave moving over a deposited layer of fine particles

The present paper investigates dispersed-phase flow structures of a dust cloud induced by a normal shock wave moving at a constant speed over a flat surface deposited with fine particles. In the shock-fitted coordinates, the general equations of dusty-gas boundary layer flows are formulated within the framework of a multi-fluid model and parametric numerical studies of the carrier- and dispersed-phase flow fields are performed. The problem associated with crossing particle trajectories and the formation of local particle accumulation regions are solved by using the full Lagrangian method for the dispersed phase. The basic features of the near-wall two-phase flow under consideration including the role of Saffman force in the particle entrainment and the development of discontinuities or singularities in the particle density profiles are discussed. The effects associated with account of the non-uniformity of particle size and the finiteness of the particle Knudsen numbers are studied in detail.     

利用格子Boltzmann方法计算页岩渗透率

针对页岩中孔隙主要分布在纳米尺度的特点,建立Knudsen数修正固体边界并考虑镜面反弹的格子Boltzmann模型。利用二维平板模型,考察Knudsen数对渗透率的影响,得出在一定误差条件下,须考虑Knudsen数修正的最大孔隙宽度。由页岩的SEM扫描图像重构得到三维数字岩心,利用新模型进行模拟流动,并计算得到绝对渗透率。结果表明:利用Knudsen数修正后,通道中间部分流体速度增大,固体边界处速度变小;压力不变,随着孔隙直径变小,Knudsen数增大,渗透率变小。