高能X射线计算机断层扫描和格子玻尔兹曼方法重建的颗粒聚集体填充中的流体流动
流体动力学
2024-06-05 v1
摘要
颗粒聚集体中流体流动的特性对于设计用于缓解城市内涝问题的透水基础设施至关重要。在本工作中，使用高能X射线计算机断层扫描设施扫描了五组平均孔隙率相似但粒径不同的聚集体填充。重建了填充体的结构。计算了孔隙率，并与通过填充体中水的体积和质量测量的孔隙率进行了比较。然后提取并分析了孔隙网络。使用带有BGK碰撞模型的格子玻尔兹曼方法，在填充体的孔隙网络域内进行了流体流动模拟。结果表明，壁效应对聚集体填充体的孔隙率影响显著，且该影响随聚集体尺寸增大而增加。此外，泊松定律和幂律可分别用于拟合填充体孔隙网络的配位数和配位体积。而且，聚集体中流体的质量流量受孔隙率影响。在二维切片上，质量流量随切片孔隙率增加而减小。但对于三维块体，平均质量流量随体积孔隙率增加而增加。当聚集体尺寸变化时，聚集体填充体的渗透率与平均孔径和配位体积的拟合参数显示出相关的变化趋势。尽管存在合并界面导致流体流动微观参数波动和不连续性的局限性，但本文的方法和结果可为基于聚集体的材料的数值模拟和优化设计提供知识和见解。
引用
@article{arxiv.2406.01634,
title = {Fluids flow in granular aggregate packings reconstructed by high-energy X-ray computed tomography and lattice Boltzmann method},
author = {Qifeng Lyu and Anguo Chen and Jie Jia and Amardeep Singh and Pengfei Dai},
journal= {arXiv preprint arXiv:2406.01634},
year = {2024}
}
备注
This article is published on https://doi.org/10.1016/j.compfluid.2023.105787