利用微颗粒图像测速技术对裂隙微模型中多相不混相流动的实验可视化与分析

ty10086 提交于 周三, 08/25/2021 - 16:16
文章英文标题
Experimental Visualization and Analysis of Multiphase Immiscible Flow in Fractured Micromodels Using Micro-Particle Image Velocimetry
正文
裂缝性多孔介质中流体流动的研究在土壤水文、提高采收率等领域引起了极大的兴趣。本工作制作了具有规则孔隙几何形状的低成本裂隙微模型,并进行可视化实验,研究单相和两相不混相流动产生的流场。采用聚二甲基硅氧烷( PDMS )基底制作了断裂微模型。应用显微PIV方法对流动速度进行了图解,无论是在喉道处还是在微模型断裂区域附近。在两相流中,进行渗吸流动实验,考察裂缝对残馀流体(置换相)捕获机制引起的前缘运移的影响。得到的两相流速度分布显示出许多与单相流完全不同的特性。这些特性造成不稳定性,在滞流流体口袋附近产生随机优先流道。这样的动力事件通过映射流场的速度量级来量化。在多孔区观察到均匀流型的单相流动中,未见断裂的影响。然而,对于两相流动,在两裂缝交界处发现了更多的被困流体口袋。
文章内容(英文)
The study of fluid flow through fractured porous media has drawn immense interest in the fields of soil hydrology, enhanced oil recovery (EOR) and others. In this work, a low cost fractured micromodel with regular pore geometry is fabricated and visualization experiments are performed to study the flow field produced by single-phase and two-phase immiscible flow. The fractured micromodel is fabricated using Polydimethylsiloxane (PDMS) substrate. The micro-PIV method is applied to map the flow velocity, both at the throat and near the fracture region of micromodel. In two-phase flow, imbibition flow experiments are performed to investigate the effects of fracture on the front migration caused by the trapping mechanism of residual fluid (displaced phase). The velocity distribution obtained for the two-phase flow revealed many peculiarities that are completely different from the single-phase flow pattern. These peculiarities create instabilities that yield random preferential flow paths near the pockets of stagnant fluid. Such dynamic events are quantified by mapping the velocity magnitude of flow fields. No effects of fracture are seen in the single-phase flow where uniform flow patterns are observed in the porous region. However, for the two-phase flow, more pockets of trapped fluids are found at the junction of two fractures.
来源出处
Journal|[J]Journal of Energy Resources Technology2021. PP 1-25
DOI
https://doi.org/10.1115/1.4050958

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