含喉部裂隙介质CO2反应迁移的格子Boltzmann模拟研究

Lattice Boltzmann simulation of CO2 reactive transport in throat fractured media

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摘要CO2地质封存是目前最经济、最可靠的CO2减排技术之一,对CO2反应迁移规律的研究具有重要的理论价值.采用Dardis多孔介质模型与已有的CO2反应迁移模型耦合,对含喉部裂隙的复杂介质中反应迁移规律进行模拟研究.速度场的模拟结果表明,裂隙内的速度明显高于基质速度,在喉部中心线位置处速度达到最大值.溶解反应主要集中于入口段及裂隙的上、下边缘附近;受喉部的影响,喉部下游的裂隙边缘几乎不发生溶解反应.反应物H+在裂隙及喉部中的浓度明显高于在基质中的浓度;而生成物Ca2+的高浓度区则出现在下游基质区中.针对不同喉部位置的情况进行对比,分析其对反应率及组分浓度的影响规律.最后对含突扩孔的裂隙介质进行了模拟,发现其提高了裂隙内的速度及组分迁移,这与喉部裂隙介质内的规律正好相反.上述结果较好地说明了本模型具有模拟研究复杂裂隙介质内的CO2反应迁移规律的能力.

作者田智威 ^[1] 谭云亮 ^[2] 学术成果认领

作者单位重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点试验室,重庆400044;中国地质大学(武汉)资源学院,湖北武汉430074 ^[1] 山东科技大学矿山灾害预防控制省部共建国家重点试验室培育基地,山东青岛,266590 ^[2]

关键词格子Boltzmann方法(LBM)CO2反应迁移喉部裂隙介质 lattice Boltzmann method (LBM)CO2 reactive transport throat fractured media

分类号 O552.3+2

栏目名称 基础理论与实验研究

DOI 10.16285/j.rsm.2017.03.007

发布时间 2017-05-04

基金项目

国家自然科学基金 煤矿灾害动力学与控制国家重点试验室开放课题(No.2011DA105287-KF201304).This work was supported by the National Natural Science Foundation of China the Scientific Research Foundation of State Key Laboratory of Coal Mine Disaster Dynamics and Control