基于粒子图像测速与直接数值模拟评估3D打印微模型用于单相流的可行性
流体动力学
2021-03-08 v1
摘要
对CO溶解、多相驱替和卡断事件等多相反应流动机制的全面理解，对于CO封存、提高石油采收率和地热能等大规模工业操作的优化至关重要。三维(3D)打印的最新进展使得复杂孔隙度模型的廉价快速制造成为可能，从而能够以可重复的方式研究特定流动过程，并对微小几何变化进行敏感性分析。然而，在尺寸保真度、形状一致性和表面质量方面存在担忧，因此必须对打印质量和打印机局限性进行基准测试。我们提出了一项实验研究，考察3D打印在最小喉道尺寸低至140微米（代表粗砂岩的平均孔喉尺寸）时准确且可重复地生成定制微模型的能力。我们设计了均质和非均质微模型几何结构，然后优化3D打印工艺以实现单相流体流动的可重复实验。最后，使用粒子图像测速将3D打印微模型中流动实验获得的速度场与直接数值模拟（OpenFOAM软件）生成的图进行对比，获得了准确匹配。该工作表明，与传统的微模型方法相比，3D打印微模型可用于以更低的成本准确研究CO封存、提高石油采收率和地热能应用中的孔隙尺度过程。
引用
@article{arxiv.2103.03597,
title = {Benchmarking the viability of 3D printed micromodels for single phase flow using Particle Image Velocimetry and Direct Numerical Simulations},
author = {Alexandros Patsoukis Dimou and Hannah P. Menke and Julien Maes},
journal= {arXiv preprint arXiv:2103.03597},
year = {2021}
}