COMSOL 多孔介质毛细现象仿真（含讲解视频）

1. 背景介绍

       多孔介质的微小空隙中的任何两种非互溶流体分界面的两侧存在的压力差，即非浸润相的压力与浸润相的压力之差。毛细管压力取决于流体的表面张力、浸润角和界面的曲率。在流体互相驱替过程中，毛细管压力可以是驱动力，也可以是流动的阻力。浸润相在毛细管压力作用下，可以自发地驱替非浸润相，即渗汲作用。毛细管压力的存在影响多孔介质内的流体运动规律，因此是渗流力学及有关的工程技术必须考虑的问题。例如，在油田开发中，毛细管压力影响油层的有效渗透率和油层的采收率；利用毛细管压力曲线可确定多孔介质内的孔隙分布和流体分布，计算多孔介质的相渗透率以及油层的采收率等。

图 1 多孔介质电镜扫描示意图

注：以上内容引自百度百科

2. 模型介绍

    如图2所示，建立矩形（2mm×5mm）随机圆形的多孔区域，圆形孔隙率为0.6，圆形随机分布服从正态分布。底部为液体区域，两边作为入口压力边界，入口压力为液体重力所带来的静压力。出口压力静压力为0Pa。

图 2 多孔介质毛细示意图

3. 物理场选择及边界条件设置

   本模型主要是采用comsol6.2版本中的湍流流动、水平集两相流等多物理场模块，详细的物理场及边界条件设置如图3所示。

图 3 详细的物理场设置以及边界条件

4. 网格绘制

    由于本模型形状不规则，采用自由三角形网格绘制方式进行绘制，如图4所示。

图 4 网格绘制

3. 结果展示

图 5 多孔介质内部速度分布

图 6 速度矢量分布

图 7 流体2体积分数

图 8 流体2体积分数动态变化

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