基于颗粒-渗流耦合计算的多孔介质渗蚀过程模拟OA

基于颗粒-渗流耦合方法探究多孔介质中细颗粒迁移沉积机理。通过PFC3D构建圆柱形多孔介质模型,结合Python编写渗流程序实现双向流固耦合,并推导了饱和状态下颗粒-渗流控制方程,然后通过微流控试验数据对模型细观参数进行标定与校核,最后模拟了圆柱形饱和多孔介质中颗粒迁移过程,分析了颗粒间引力对迁移过程的影响。计算中采用JKR接触模型表征颗粒间引力作用,结果表明:考虑颗粒间相互作用的模型孔隙内易形成颗粒团聚,导致细颗粒在多孔介质表面吸附增强,孔道中出现颗粒堆积拱形结构,显著提升堵塞概率。渗透率演化受颗粒间引力作用影响,考虑颗粒间引力作用时,大量细颗粒被骨架捕获而产生堵塞,多孔介质渗透率逐渐减小但最终趋于稳定;模型内部颗粒分布呈现出空间异质性,模型中层区域(L2)形成阻挡层,而模型底层区域(L3)在考虑颗粒作用时出现稳定堵塞,未考虑颗粒作用的模型则呈现迁入/迁出动态平衡。