[發明專利]一種活性納米顆粒和水兩相流動模擬方法和裝置

有效

• 申請號: 202110705196.4
• 申請日: 2021-06-24
• 公開（公告）號: CN113486565B
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 袁彬;李躍;戴彩麗
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: G06F30/25
• 分類號: G06F30/25;G06F30/28;G16C10/00;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 北京思格頌知識產權代理有限公司 11635
• 代理人: 潘珺;楊超

1.一種活性納米顆粒和水兩相流動模擬方法，其特征在于，包括：

活性納米顆粒參數更新步驟，包括：通過朗之萬動力學方法，根據活性納米顆粒的半徑、當前位置、流速及活性納米顆粒處水的流速，確定活性納米顆粒間的靜電力和范德華力及活性納米顆粒在水相中受到的摩擦力和隨機力根據活性納米顆粒的半徑和當前位置確定孔喉壁面對活性納米顆粒的靜電力和范德華力其中，i為活性納米顆粒的序號，p表示活性納米顆粒，wall表示孔喉壁面；根據牛頓第二定律，利用活性納米顆粒的當前位置、流速、和更新活性納米顆粒的流速和位置；

根據活性納米顆粒的當前位置判斷活性納米顆粒是否附著在孔喉壁面；若判斷為否，執行水相流體與活性納米顆粒耦合步驟；若判斷為是，根據反彈和鏡面反射邊界條件更新當前的水分子粒子群分布函數，再執行所述水相流體與活性納米顆粒耦合步驟；

水相流體與活性納米顆粒耦合步驟，包括：根據當前的和確定水分子粒子群受到的力源項分布函數；

水相流體參數更新步驟，包括：通過格子玻爾茲曼方法，根據當前水分子粒子群的分布函數和受到的力源項分布函數，更新水的流速，根據水的流速利用插值法確定當前活性納米顆粒處水的流速；

返回執行所述活性納米顆粒參數更新步驟，直至設定條件。

2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述通過朗之萬動力學方法，根據活性納米顆粒的半徑、當前位置、流速及活性納米顆粒處水的流速，確定活性納米顆粒間的靜電力和范德華力及活性納米顆粒在水相中受到的摩擦力和隨機力具體包括：

通過公式(1)確定活性納米顆粒間的范德華力

公式(1)中，為設定范圍內的活性納米顆粒i與活性納米顆粒j表面的最小距離，通過活性納米顆粒i、j的半徑和當前位置確定；N為所述設定范圍內的活性納米顆粒數量；為活性納米顆粒i、j間的范德華勢能，通過公式(2)確定：

公式(2)中，A_cc為Hamaker常數，A_cc＝4π²k_BT，k_B為玻爾茲曼常數，T為環境的絕對溫度；R為活性納米顆粒的半徑；

通過公式(3)確定活性納米顆粒間的靜電力

公式(3)中，κ為德拜長度的倒數；Z為相互作用常數，Z通過公式(4)確定：

Z＝64πε_oε(k_BT/e)²tanh²(z₀e/4k_BT) (4)

公式(4)中，ε_o為真空介電常數，ε為水的相對介電常數，z₀為電解質化合價；

通過公式(5)確定活性納米顆粒在水相中受到的摩擦力

公式(5)中，ζ為摩擦系數，ζ＝6πμ_wRψ，其中，μ_w為水的動力粘度，ψ為活性納米顆粒形狀因子，0＜ψ≤1；為活性納米顆粒i的當前流速；為活性納米顆粒i處水的當前流速；

根據活性納米顆粒在水相中受到的隨機力符合高斯分布，通過公式(6)確定活性納米顆粒在水相中受到的隨機力

3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述根據活性納米顆粒的半徑和當前位置確定孔喉壁面對活性納米顆粒的靜電力和范德華力具體包括：

通過公式(7)確定孔喉壁面對活性納米顆粒的范德華力

公式(7)中，為活性納米顆粒i表面與孔喉壁面的最小距離；

通過公式(8)，確定孔喉壁面對活性納米顆粒的靜電力

4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用活性納米顆粒的當前位置、流速、和更新活性納米顆粒的流速和位置，具體包括：

利用活性納米顆粒i的當前流速和根據公式(9)確定活性納米顆粒時間步長Δt后的流速

利用活性納米顆粒i的當前位置和時間步長Δt后的流速根據公式(10)確定活性納米顆粒時間步長Δt后的位置

公式(9)中，m_p為活性納米顆粒的重量。