一、分形多孔介质中的热传导（论文文献综述）
黄坤,白宇帅,张春云,崔苗[1]（2021）在《多孔介质等效导热系数研究进展》文中研究指明多孔介质凭其轻质、隔热性能好的优点,在高超声速飞行器热防护系统中具有重要的应用价值,通常可以借助等效导热系数来评价其传热性能.多孔介质内部微观结构存在复杂性、随机性,对多孔介质等效导热系数的研究通常包括实验研究、理论分析和数值模拟三个方面.文中从实验研究开始综述,由于材料的结构和传热的方式不同,研究多孔介质等效导热系数的实验也不同,但都是基于傅立叶导热定律来研究;随后介绍多孔介质的理论分析模型,多孔介质等效导热系数的研究大多基于五种基本模型,与实验或数值模拟获得的经验参数进行结合来适应不同类型的多孔介质;然后介绍了现代数值模拟在多孔介质等效导热系数预测中的应用,这种方法虽然比较复杂,但是数值模拟的结果与实验结果最为接近;最后,对多孔介质等效导热系数研究进行展望.
王杰[2]（2021）在《煤层气注热开采中的热—流—固耦合作用理论与应用研究》文中认为我国煤层普遍具有微孔隙、低渗透、高吸附性的特点,严重制约了煤层气的开采,煤层注热蒸汽作为一种新的煤层气增产工艺,是以热蒸汽作为热介质注入煤层,通过加热煤层提高煤层气的解吸速率并强化解吸气体的运移采出。本文以热蒸汽注热增产煤层气的技术为工程背景,主要思路为煤层注热开采煤层气过程中热蒸汽对煤体的热-流-固耦合作用机理研究,采用试验测试和数值模拟两种方法进行研究。分析了热蒸汽作用后的煤体孔裂隙演化规律;探究了热蒸汽作用下不同含水率煤样的渗透率演化规律;基于渗流力学、弹性力学、传热学等基础理论,采用Comsol Mltiphysics模拟计算了煤层注热蒸汽开采煤层气的多物理场耦合模型。研究取得成果如下:（1）分别采用低温二氧化碳吸附、低温氮气吸附和高压压汞法对热蒸汽处理后的煤样和原煤煤样进行测试,并提取三个实验对应的优势段孔径数据进行合并分析。热蒸汽作用后煤体的总孔容、孔隙度、平均孔径均有增大,热蒸汽对煤体孔隙结构有冲蚀作用,产生一定的扩孔效应;热蒸汽有效的促进煤体基质孔隙的发育、扩展和贯通,煤体内部封闭孔和半封闭孔向开发孔转变,小孔向大孔转变的趋势;热蒸汽处理后煤样的综合分形维数明显高于原煤煤样。（2）开展了围压、孔隙压和温度耦合下煤样的渗透行为研究。煤样渗透率随着孔隙压的增大呈指数增大,渗透率具有较高的孔隙压敏感性;低围压下,渗透率增长呈指数趋势;高围压下,渗透率增长呈线性趋势。温度和孔隙压恒定的条件下,煤样渗透率随着围压的增大整体呈下降趋势,不考虑温度变化的情况下,随着围压的升高,拟合的a、b值整体上呈下降趋势。煤样渗透率随着温度的增大整体呈下降趋势,不考虑围压变化的情况下,随着温度的升高,拟合的a、b值整体上呈下降趋势;实验结果的拟合度均在0.9以上,拟合效果较好。开展了热蒸汽对不同含水率煤样渗透性的影响。随着含水率的升高,煤样的渗透率整体呈下降趋势,渗透率与含水率呈负指数关系,二者的拟合度在0.9以上。对于同一含水率煤样,在经过热蒸汽处理后渗透率明显增大,且煤样的含水率越高,热蒸气处理后的渗透率增幅越大,热蒸汽作用后有效提升了含水煤样的渗透性。（3）模拟注热开采煤层气的过程中,发现热量在煤层的传递方式主要为热传导和热对流,注热井和抽采井之间温度变化幅度较大,主要受热对流影响。煤层气产量随着时间的增加,呈现出先增加再降低的趋势,水的日产量随着时间增加而逐渐降低;出现煤层气日产量上升,水日产量下降的交叉现象。煤层初始温度、煤层初始含水饱和度以及煤层初始渗透率越低,煤层气日产量越高,日产量峰值出现的时间越短,产气累积量越高。
李飞[3]（2021）在《多孔结构微通道强化传热研究》文中认为随着电子设备向着集成化、微型化的发展,其功率密度越来越高,由此引发的一系列热问题严重影响了电子设备的稳定性。微通道散热技术作为一种高效的散热技术手段,在高热流密度的电子设备散热中有着巨大的潜力。提高微通道换热性能的手段也越来越多,但这些方法存在着一个不可忽略的问题,即提高微通道换热能力的同时必然会带来微通道压降的提升,从而增加泵功消耗。为了缓解这种问题,本文将换热器领域常见的肋片与多孔介质相结合,并通过肋片的排布方式、形状及微通道结构三个方面探究提升微通道综合性能的方法,为电子设备的散热技术探索了新方案。首先,本文采用数值模拟的方法研究了带有固体和多孔结构肋片的微通道的传热特性和流动特性,研究了不同的肋片布局方式对微通道传热流动的影响。结果表明,具有固体和多孔肋片的微通道的热性能要比没有任何肋片的微通道的热性能好得多,但同时压降也有较大的上升。此外,在相同的肋片布局下,固体肋片微通道的压降和摩擦系数大于相应多孔结构肋片微通道的压降和摩擦系数,且当用多孔结构肋片替换固体肋片时,肋片位于微通道中间、对称和交错分布于两侧的微通道压降分别降低了约67%,57%和12%。从速度和流线分布上可以观察到固体肋片后方形成了漩涡和二次循环流,并且多孔区域中出现了非均匀分布的速度,这都加剧了流体的混合,增强了流体的扰动,进而提高了对流换热性能。此外,还运用场协同原理分析了不同微通道速度场和温度梯度场的协同性,具有多孔结构肋片的微通道显示出更好的协同作用。在综合性能评估上,具有对称多孔结构肋片和交错多孔结构肋片的微通道表现出了最佳的综合热力和水力性能。其次,本文在微通道内设置了一系列不同截面形状的肋片,包括圆形、正方形和正六边形,并研究了截面形状对微通道内传热和流动性能的影响。同时,本文基于六边形截面肋片在微通道内应用了分形结构,并对六边形截面肋片与分形结构肋片的传热与流动特性进行了比较。从传热特性来看,固体圆形截面肋片的微通道努塞尔数最小,传热性能最差;多孔分形结构肋片微通道的努塞尔数最大,换热性能最好。在相同肋片形状下,多孔结构片可以增加微通道的努塞尔数,但效果不显着。分形结构能显着改善微通道的传热性能。从流动特性来看,在所有固体肋片的微通道中,具有固体分形肋的微通道表现出最强的传热性能,但其压降最大,其次是具有圆形截面肋片、正方形截面肋片和六边形截面肋片的微通道。分形结构虽然能强化微通道的传热,但与六边形肋片相比,具有固体分形结构的微通道的压降增加了108.4%～140.8%。用多孔材料代替固体肋片后,圆形截面肋片、正方形截面肋片、六角形截面肋片和分形结构肋片的微通道压降分别降低56.5%～59.7%,66.5%～67.7%60.5%～61.5%和81.1%～81.7%。综合性能方面,多孔分形肋片微通道的j/f因子保持最大,综合性能最好。最后,针对双层微通道的强化传热问题,研究了沿流动方向肋片尺寸的变化、多孔肋片的孔隙率变化以及上层肋片尺寸的变化对双层微通道传热和流动特性的影响。从沿流动方向肋片尺寸变化的影响来看,当肋片尺寸沿流动方向逐渐增大时,肋片尺寸的变化对微通道的传热和流动性能影响不大,双层微通道的综合性能没有得到改善。对于具有多孔肋片的微通道,当肋片的孔隙率沿流动方向变化时,与孔隙率保持不变的微通道相比,其传热和压降基本保持在同一水平,综合性能相近,沿流动方向改变孔隙率也不能有效地提高双层微通道的综合性能。对于多孔肋片微通道,与上下层肋片尺寸相同的双层微通道相比,上层肋片尺寸较小的微通道传热性能略有下降,但压降明显降低,j/f因子提高了 8.2%～10.8%,综合性能得到有效提升。因此,通过在双层结构微通道中添加肋片强化换热的同时,将上层通道肋片尺寸适当减小有助于提高双层微通道的综合性能。
王一帜[4]（2021）在《基于复合纳米材料太阳能驱动水蒸发效率研究》文中认为太阳光驱动水蒸发是净化水的一种简单而绿色的方法,然而利用太阳光驱动水蒸发的效率相当低,需要昂贵的光学聚焦系统提升其光热转化效率。最近,纳米材料使这项技术变成了现实,使其能够在普通环境中利用太阳光将吸光体局部加热,从而使水快速蒸发。利用纳米材料使太阳光驱动水蒸发,无需额外能量输入即可实现高效水蒸发,具有热损小、转化率高、结构灵活等特点,存在大规模应用地潜能。本论文成功制备了还原石墨烯海藻酸钙凝胶膜,利用海藻酸钙凝胶的多孔亲水结构,实现了水分子的自输运,同时将还原的石墨烯均匀分散在凝胶中,增加了入射光的吸收,将纯氧化石墨烯膜的吸光率从83.5%提升至90%。所制备的凝胶膜,其蒸发效率由纯氧化石墨烯膜60%,提升至77%。对于蒸发淡化后的蒸馏水,所含盐离子浓度远低于原模拟海水,均符合卫生饮用水离子浓度标准。经过对海水多次循环淡化测试,凝胶膜在清洗后均能恢复初始效率,凝胶膜的稳定性较好。在持续的海水淡化过程中,我们发现,由于盐结晶的出现,遮盖了蒸发膜的吸光面,并且堵塞了水分子的扩散通道,导致蒸发膜的蒸发效率迅速下降,通过清洗可恢复初始的蒸发效率。基于吸光薄膜对太阳光应具有热控制特征,我们考虑了薄膜多孔介质孔隙的迂曲分布以及大裂缝特征,基于多孔介质孔道满足分形标度和裂缝采用分叉结构,构建了双重多孔介质模型。针对所建模型,我们利用分形理论给出了双重多孔介质的有效热传导率表达形式,该表达式中不含有经验参数,变量均是双重介质结构参数,每一个参数都具有明确的物理意义。将所得到的结果与存在的实验数据进行比较,两者结果吻合的比较好。总而言之,太阳能驱动水蒸发是一个非常复杂的过程,既要考虑吸光体的吸光性能,也要考虑吸光体的吸水特征,还得关注吸光体的热绝缘性。本论文研究工作仅测试了一种材料的水蒸发性能,并关注了理想物理模型的热传导特性。然而,太阳能海水淡化不仅限于以上课题。不过,初步的研究结果为太阳能海水淡化提供了认识,对进一步深入研究提供了基础。
彭梦颖[5]（2021）在《地埋管外土壤导热系数的分形研究》文中指出土壤源热泵系统以地埋管换热的形式将地表浅层土壤中的热量取出加以利用,被称为21世纪一项最有发展前途的可再生能源应用技术。对一个确定的土壤源热泵系统,土壤的导热系数直接影响到了地埋管的换热能力,进而影响了该土壤源热泵系统的经济性和节能性,因此论文主要研究对象为地埋管外土壤的导热系数。由于土壤结构的复杂性,传统欧氏几何难以准确描述其内部孔隙分布,因此借用分形理论中标度关系来定量描述其孔隙大小、孔隙弯曲性,以孔隙大小分形维数Df、迂曲度分形维数TD两个物理参量来表示其内部结构的自相似性,可以更好的分析土壤导热情况。论文针对饱和土壤介质（即两相）,以拉普拉斯方程出发,分析固体颗粒和饱和空气（或水）组成的土壤的导热系数。首先将傅里叶定律作为一个整体进行分析,将其分为固体颗粒部分和流体部分,得到傅里叶定律的变形式。通过有限的相关边界条件,得到了温度场的分布。利用分形理论进一步推导了土壤导热系数的表达式。该模型可以预测饱和土壤的导热系数,并与文献中已有的实验数据进行比较,验证了该方法的有效性。发现以下规律:当Rmin,sRmax,s越小,固体颗粒分形维数Dfs越大,无量纲有效导热系数ke+越大,即无量纲有效导热系数ke+与固体颗粒分形维数Dfs呈正相关。无量纲有效导热系数ke+与孔隙率（?）呈负相关。随着固-流相导热系数之比ks kf的增大,恒定孔隙率下无量纲有效导热系数ke+会随之增大,即两者呈正相关。论文针对非饱和土壤介质（即三相）,分析由固体、液体（如水）以及气体（如空气）构成的非饱和状态下的土壤导热情况,以孔隙为分形相、固体为非分形相,因此,空隙内的液体以及气体都是分形相。重点关注土壤内部结构对有效导热系数的影响,考虑到土壤中孔隙大小的不同、孔隙的弯曲性,以分形理论中的孔隙的分形维数、孔隙迂曲度分形维数赋予其标度关系,并以临界直径反应液相饱和度,从而建立了毛细管固-液-气三相并联模型,并推导了三相土壤多孔介孔介质有效导热系数的数学表达式,并分析相关因素对其的影响。结果表明:三相多质的无量纲有效导热系数随着液相饱和度的增加而增大,随着孔隙率的增加而减小,即三相多孔介质的有效导热系数与液相饱和度呈正相关,与孔隙率呈负相关。其次,孔隙结构对三相多孔介质的有效导热系数有着不可忽视的影响。在孔隙率恒定的情况下,三相多孔介质的无量纲有效导热系数会随着孔隙分形维数和迂曲度分形维数的增加而减小。论文以地埋管外土壤的导热系数为主要研究对象,分析了土壤处于饱和与非饱和状态下的导热系数的影响因素,由于土壤组成成分以及结构的复杂性,要准确的确定其导热系数相对比较困难。本文借助分形理论,根据土壤作为多孔介质的特性,以不同于欧氏几何的维度来分析土壤处于饱和与非饱和的导热情况,进而建立了多孔介质的导热系数分形预测模型,据此分析地埋管外土壤的传热机理。土壤导热系数的研究有助于强化地埋管换热,同时也可以促进地埋管换热器设计的改善,为更好的使用土壤源源热泵系统提供了基础。
黄坤[6]（2021）在《多孔介质等效导热系数预测方法研究》文中研究说明高超声速飞行器在以高马赫数飞行时,由于气动加热现象,其表面温度通常可达3000K以上,为了保护内部仪器的安全,对其进行热防护非常重要。由于多孔介质具有轻质、隔热性能好等诸多优点,在热防护系统中得到广泛的应用,常用于飞行器尖端作为烧蚀材料以及用作发动机主动冷却系统的隔热材料。由于多孔介质内部结构的复杂性以及随机性,为了更好地描述其传热性能,通常引入等效导热系数。现有方法在预测多孔介质等效导热系数时,存在效率低和适应性差的问题,为了准确评估多孔介质或包含多孔介质的热防护系统等结构的传热性能,借助传热反问题来确定等效导热系数是一个有前景的研究方向,而选择合适的反问题求解方法也是该方面研究的重点。本文采用泡沫球心法以及QSGS算法生成多孔介质模型,然后采用有限单元软件ABAQUS对多孔介质内的传热问题进行求解。然后基于Levenberg-Marquardt（LM）算法构建了反问题求解程序,对二维和三维多孔介质的各向同性和各向异性等效导热系数进行了预测,研究了影响等效导热系数精度和效率的因素,并且研究了在工程应用时测量误差对等效导热系数预测精度的影响。最后,本文以纤维增强的多孔介质和随机颗粒型多孔介质为例,研究了影响各向异性导热系数精度的因素。结果表明,本文算法在预测不同类型多孔介质的等效导热系数具有良好的适应性。
李俊岩[7]（2021）在《中深层地热用深U型地埋管换热器取热特性研究》文中研究表明深U型地埋管换热器是地源热泵供暖技术的一种创新性尝试,与浅层地埋管换热器相比,深U型埋管换热器具有热流密度大且稳定、温度较高的特点,在清洁供暖方面有突出贡献。针对浅层地埋管换热器占用土地面积大、严寒地区不适用、能效低、经济性不佳等问题,本文建立了深U型地埋管换热器的数值传热模型,并基于实验数据对模型进行了验证,对中深层地热用深U型地埋管换热器的取热特性进行研究讨论。首先将深U型地埋管换热器围岩热物性参数和中深层地热换热系统的现场实验作为讨论重点,依托于深层地热实际供暖项目,整理深U型地热井勘查所得地质条件资料,获得应用于研究前期所需的初始参数值。在成井作业完成后,利用分布式光纤测温系统测量初始岩土体温度分布,得到各个深度下的地温梯度。通过进行深U型地埋管换热器的换热实验,记录整理深U型地埋管换热器取热系统运行720h后的岩土体温度分布、地热井出水温度以及地热井取热量。其次,中深层岩土作为一种非饱和多孔介质,岩土的有效导热系数作为表征多孔介质的关键性参数,精确测算和预测有效导热系数就显得十分重要。所以本文基于分形几何理论构建了中深层非饱和岩土体多孔介质有效导热系数的数学模型,考虑了岩土多孔介质的孔隙率、孔隙相分形维数、液相分形维数、弯曲度分形维数与饱和度等几何参数项对中深层非饱和岩土有效导热系数的影响规律,模拟所得数据利用前人已有模型和已公开的实验数据进行验证。文章最后针对深U型地埋管换热器的实际传热过程,结合前文计算所得有效导热系数,建立了一种基于全隐格式的有限差分法的深U型地埋管换热器数值传热模型,该求解方法大大降低了计算时长,且能保证足够的精确度与准确度。该数值传热模型考虑了当地岩土体地温梯度和岩性变化对传热性能的影响。本文为了验证数学模型的稳定性,采用地热井运行480h-720h的数据对模拟所得数据进行验证,最大误差仅为7.09%,验证表明结果数学模型的精确度较高。本文基于构建出的深U型地埋管换热器数值传热模型,对中深层用深U型地热井换热器的取热特性进行了研究,分析讨论了关键因素对其取热性能的影响规律,得出了优化深U型地埋管换热器的取热性能的相应结论。研究成果可为中深层地埋管换热器取热系统的优化设计提供支持。
徐静磊[8]（2021）在《基于分形理论的多孔介质非饱和及粗糙表面导热研究》文中指出多孔介质存在于人们生活的方方面面,作为一种传热强化材料,并且在保温、隔热、过滤等很多方面都有着显着的优势,但是由于多孔介质结构复杂,内部孔隙分布具有随机性,所以研究多孔介质内部传热过程相对困难。本文针对上述问题,通过分形理论与蒙特卡罗法来对多孔介质内部的结构进行模拟,能够很好地针对多孔介质这种复杂的结构进行建模。所以,分形理论和蒙特卡罗法对于研究多孔介质的传热问题有着重要的意义。主要研究内容如下:（1）分析多孔介质内部结构特点,运用分形理论来构造出多孔介质截面上的孔隙分布情况,同时考虑在含有液相时的多孔介质孔隙结构特性,构造出在含有液相时的多孔介质截面模型。（2）针对非饱和多孔介质的传热过程展开研究,通过对多孔介质的内部传热过程分析,基于分形理论与傅里叶定律,结合传热过程中的相关参数及计算公式,推导出了在含湿非饱和情况下的多孔介质的导热式。（3）对非饱和多孔介质内部的传热进行数据仿真,并与实验数据进行对比对照,验证新理论的准确性,得出导热系数与含湿率、孔隙率、加热时间、最大最小孔径比、分形维数和粗糙表面积的关系。并阐述产生这些关系的原因。（4）运用蒙特卡罗法产生随机数来近似构造多孔介质粗糙表面上微凸体的分布情况,通过Matlab建立粗糙表面的二维及三维模型,同时也根据分形理论与蒙特卡罗法的结合运用,建立了多孔介质粗糙表面传热的数学模型。（5）对分形蒙特卡罗法生成的粗糙表面数学模型进行相关数据代入,然后进行实验对照验证理论的准确性,进一步分析影响粗糙表面传热的因素及他们之间的变化关系。研究结果显示,在研究含湿非饱和多孔介质传热时,还应考虑多孔介质内部的相变对传热过程的影响。在研究粗糙表面传热时,使用分形-蒙特卡罗模拟使得结果更接近真实值,孔隙率与有效导热率存在负相关关系;含湿率与有效导热率呈正相关关系;分形维数与有效导热率呈负相关关系;同时导热率也与加热时间、最大最小孔径比、饱和度等有关。本研究能够具体地反映出多孔介质内的传热进程及多孔介质粗糙表面的微观结构的传热,对于具有微观结构的粗糙表面物质传热具有一定的指导意义。
黄奕斌[9]（2021）在《寒区中深层同轴换热传热机制及热储强化研究》文中研究表明能源始终是人类赖以生存的动力源泉和社会发展的关键因素,随着科技发展和工艺提升,以煤炭和石油为主导的传统能源结构开始向非化石能源转型,其中可再生能源的利用率逐年上升,将在改善生态环境、缓解能源危机、促进能源安全使用等方面发挥重要作用。作为分布广、储量大和环境友好的地热能,近年来在勘查-开发-利用-评价-保护等方面取得了长足发展,并且相比于其他可再生能源,地热能在稳定性、因地制宜性、梯级利用方面具有较大的优势。浅层地温能容易开发利用,但热品质较低;深部地热资源热品质较高,但开发困难且成本高;同时水热型地热资源面临回灌难及水质污染等问题;而中深层岩土体热量兼顾高、低品质热资源优势,通过同轴换热器以“取热不取水”的模式开采,可以有效实现资源-环境可持续化发展。基于上述需求,本文围绕寒区冬季清洁供暖问题,以中深层同轴换热器热开采、射孔和局部刺激热储强化为研究内容,主要从理论分析、现场监测、室内试验和数值模拟相结合等方法深入展开。首先,从“源、储、盖、通”四个层面对中深层同轴换热开展可行性分析,表明研究区中深层地热资源禀赋优良。采用分布式光纤温度传感器、热电阻和超声波流量计,对同轴换热器全深度实时监测,开展地温特征和流体温度时空演化研究。同时考虑非供暖期和间歇运行模式,分析岩土体温度动态响应过程。结果表明,研究区平均地温梯度为0.0507℃/m,大地热流值可以估算为126.75m W/m2,首个非供暖期热恢复率可达96.96%。同轴换热器初始阶段运行的系统性能系数可达8.04,间歇期的性能系数可达6.14。环空流体温度在运行期间呈非线性演化,而在停歇期呈与地温特征类似的线性增加。其次,根据同轴换热器现场监测数据,建立同轴换热有限元数值模型,基于传热理论和热阻分析,开展采热强度、换热器组成属性、热储特征和循环流速对流体温度演化和岩土体温度动态响应机理研究。结果表明,管内流体处于湍流状态,较大的热负荷不利于系统长期运行和热恢复。增加外管及降低内管的热导率可以提高系统热性能,降低内管及增加外管的半径可以提高热产出。增大内管半径可以降低压力降和雷诺数,进而减少泵功耗。高导热水泥可以降低热阻,提高热产出。在热开采过程中,岩土体与流体之间的传热在钻孔附近被强化。高热导率、致密、较深的地层对于提高系统热性能更加有利。间歇运行模式中运行时间越长,停歇时间越短,对系统热性能及岩土体热恢复越不利。浅层岩土体与流体的热传导是反向的,深部岩土体中热影响范围随深度增加而扩大,运行20a后井底周围受影响区域可达近50m。然后,采用射孔技术对封闭式同轴换热器进行热储强化,开展流体在岩石通道内部的流动和传热试验研究,并对多通道岩样开展弹性波速和单轴抗压强度试验,分析通道效应对传热过程和力学损伤的影响机理。结果表明,流体在1～5孔时主要表现为非线性流动,在7～13孔时主要以达西流动为主,通道的孔径和数量增加可以使压力降减小,提高平均对流换热系数,雷诺数和岩石温度的增加可以强化传热。岩样纵波波速介于2.1～2.8km/s之间,横波波速介于1.2～1.5km/s之间,多通道岩样动弹性模量介于6.8～10.5GPa之间,动泊松比介于0.26～0.31之间,且平均波速、弹性模量和泊松比均随着通道数量的增加而降低。岩样的应力-应变曲线呈现压密、线弹性、塑性屈服和应变软化四个阶段,遵循稳定型破坏展布规律。通道数量的增加会显着降低单轴抗压强度。岩样主要以张拉裂纹为主,呈现典型的柱状劈裂破坏。最后,在射孔形成通道的基础上采用局部刺激法进一步热储强化,针对热储等效为多孔介质,开展对流传热试验研究。结果表明,流体在多孔介质中以非线性流动,渗流阻力主要由惯性力提供,压力降随着雷诺数、温度和围压的升高分别增加、降低和增加。升高雷诺数、颗粒温度和围压可以强化传热性能。针对热储为离散裂隙介质,根据JRC节理粗糙度系数和3D打印技术制备粗糙裂隙岩样,考虑支撑剂对渗流和传热的影响,开展渗流传热试验和模型研究,分析粗糙特征对渗流和传热的影响机制。结果表明,增加围压将显着降低流体流速和水力开度,渗流试验中的开度处于毫米级别,支撑剂可以使等效水力开度提升1倍。增加轴向粗糙度将阻碍流体流动,径向粗糙度形成的凸起更容易发生渗流优势路径。升高温度使裂隙导流能力降低,支撑剂使粗糙裂隙面受力不均并容易产生破损。高流速使岩石温度迅速降低,温度和流速的增加可以提高采热率。粗糙度及其方向性对换热性能有较大影响,轴向粗糙度的凸起使流体发生湍流作用而强化传热。径向粗糙度形成的渗流优势路径会降低换热性能。裂隙壁面温度沿着轴向距离逐渐升高,壁面上的冷锋形状为锯齿状。粗糙度形成的表面特征会影响流速分布,对局部换热性能产生影响。本文研究成果可为推广利用中深层同轴换热及热储强化取热提供理论指导和技术支撑。
王昌进[10]（2021）在《多孔介质单相气体扩散及气液两相扩散的分形模型研究》文中研究说明多孔介质中气体扩散现象是能源开采,多孔材料设计与制造,化学工程等领域的重点研究问题。探究多孔介质内部气体扩散规律,构建多孔介质气体扩散模型对于非常规天然气的开采评价以及对燃料电池气体扩散层的设计制造具有重要意义。但是多孔介质的微观结构复杂、且不同种类的多孔介质之间有较大差别,很难全面分析多孔介质孔隙的微观结构对气体扩散的影响,这让传统的研究方法在研究多孔介质的气体扩散现象时具有较大的局限性。研究表明一般的多孔介质在一定尺度内具有自相似性或随机性等分形特征。因此,本文通过分形理论对多孔介质内部结构进行模拟,对复杂的多孔介质孔隙结构进行了定性与定量的描述。然后系统性的研究了具有分形结构的多孔介质气体扩散规律,构建了多孔介质中扩散过程的数学模型。主要研究内容如下:（1）分析了具有分形特性的弯曲毛细管束模型中的相关参数,然后对毛细管束模型中的流动区域进行了划分,根据划分的流动区域对渗透率修正因子进行了简化处理,得到了易于计算的单根弯曲毛细管中的流量模型。（2）基于弯曲毛细管束模型和渗透率修正因子的简化模型,结合菲克定律以及单相气体扩散规律,推导出了新的多孔介质中单相气体的有效扩散系数。通过与实验对比验证了新理论的准确性,并分析了孔隙度、面积分形维数、孔径比、特征长度和迂曲度分形维数等参数对有效扩散系数的影响。（3）基于弯曲毛细管束模型和气液两相流动特征建立了非饱和气体扩散层中气体有效扩散系数的数学模型。根据多孔介质的表面特性不同,将其分为了亲水和疏水两种类型并分别与实验数据进行了对照,证明了气液两相扩散模型的正确性。详细分析了亲水性和疏水性对扩散的影响。（4）使用分形-蒙特卡罗法来进一步论证本文建立的气体有效扩散系数的数学模型,对单相气体扩散模型和气液两相扩散模型进行了分形-蒙特卡罗表述,通过计算机程序输出了单相和两相情况下的有效扩散系数。然后将数值模拟结果与实验数据、数学模型进行对比来验证其正确性。最后对数值模拟过程中的关键参数进行了分析。研究结果显示:单相气体扩散中,渗透率修正因子、孔隙度、分形维数、最大孔隙直径等参数对有效扩散系数影响很大;气液两相扩散过程中,亲水性和疏水性、液相饱和度、分形维数等参数对扩散系数有较大的影响;分形-蒙特卡罗方法在多孔介质气体扩散研究当中具有较强的适用性。以上工作对非常规天然气的评价与开发,燃料电池气体扩散层的设计与制造都具有一定的参考价值。
二、分形多孔介质中的热传导（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、分形多孔介质中的热传导（论文提纲范文）
（1）多孔介质等效导热系数研究进展（论文提纲范文）
| 1 实验研究 |
| 1.1 稳态实验方法 |
| 1.2 瞬态实验方法 |
| 1.3 考虑辐射或对流影响的实验方法 |
| 2 理论分析 |
| 2.1 基本模型 |
| 2.2 修正模型 |
| 2.3 考虑辐射或对流的模型 |
| (1)Maxwell辐射模型 |
| (2)EMT辐射模型 |
| (3)DEMT模型 |
| 3 数值模拟 |
| 3.1 有限元法 |
| 3.2 Lattice-Boltzmann方法 |
| 3.3 其他方法 |
| 4 总结及展望 |
（2）煤层气注热开采中的热—流—固耦合作用理论与应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 温度对煤体孔裂隙结构影响 |
| 1.2.2 煤体渗透性理论研究 |
| 1.2.3 煤层气运移理论研究 |
| 1.2.4 煤层气开采的流-固耦合研究 |
| 1.2.5 煤层气开采的热流固耦合研究 |
| 1.3 研究内容和方法 |
| 1.3.1 主要研究内容 |
| 1.3.2 主要创新点 |
| 1.3.3 研究方法和技术路线 |
| 第二章 热蒸汽作用后煤体微观孔隙结构演化规律 |
| 2.1 煤体孔隙结构特征 |
| 2.2 实验流程 |
| 2.2.1 工业分析 |
| 2.2.2 样品制备 |
| 2.2.3 实验设备及原理 |
| 2.2.4 实验步骤 |
| 2.3 热蒸汽处理前后煤体孔隙结构的演化规律 |
| 2.3.1 大孔结构定量表征 |
| 2.3.2 介孔结构定量表征 |
| 2.3.3 微孔结构定量表征 |
| 2.3.4 孔隙结构联合表征 |
| 2.4 结论 |
| 第三章 温度和压力汽作用下原煤的渗透特性研究 |
| 3.1 实验的理论依据 |
| 3.1.1 扩散机理 |
| 3.1.2 渗流机理 |
| 3.2 实验流程 |
| 3.2.1 样品制备 |
| 3.2.2 实验设备及原理 |
| 3.2.3 实验方案 |
| 3.2.4 实验步骤 |
| 3.3 实验结果及分析 |
| 3.3.1 压力温度耦合作用下煤体的渗透率演化规律 |
| 3.3.2 热蒸汽处理前后含水煤体的渗透率演化规律 |
| 3.4 结论 |
| 第四章 基于热-流-固耦合的煤层注蒸汽抽采煤层气数值模拟 |
| 4.1 煤层注热蒸汽抽采煤层气模型控制方程 |
| 4.1.1 基本假设 |
| 4.1.2 注热开采煤层气—水耦合渗流控制方程 |
| 4.2 数值模拟方案 |
| 4.2.1 工程背景 |
| 4.2.2 物理模型及模拟方案 |
| 4.3 模拟结果及分析 |
| 4.3.1 模拟情形一 |
| 4.3.2 模拟情形二 |
| 4.4 总结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的科研成果 |
| 致谢 |
（3）多孔结构微通道强化传热研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 主要符号表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 国内外研究进展 |
| 1.2.1 微通道流动传热特性研究 |
| 1.2.2 多孔介质在微通道中的应用 |
| 1.2.3 微通道几何形状及肋片形状研究进展 |
| 1.2.4 分形结构在微通道中的应用 |
| 1.2.5 双层微通道强化传热研究进展 |
| 1.3 本文的研究工作 |
| 第二章 研究方法介绍 |
| 2.1 研究方法 |
| 2.1.1 简介 |
| 2.1.2 控制方程 |
| 2.1.3 计算流程 |
| 2.2 多孔介质理论 |
| 2.2.1 多孔介质的定义及参数 |
| 2.2.2 多孔介质控制方程 |
| 2.3 场协同理论 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 多孔肋片及其排布对微通道流动传热的影响 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 物理模型与边界条件 |
| 3.3 多孔肋片及其排布对微通道传热的影响 |
| 3.4 多孔肋片及其排布对微通道流动的影响 |
| 3.5 场协同分析 |
| 3.6 综合性能分析 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 肋片形状对微通道传热流动的影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 物理模型和边界条件 |
| 4.3 肋片形状对微通道传热的影响 |
| 4.4 肋片形状对微通道流动的影响 |
| 4.5 综合性能分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 双层结构微通道强化传热研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 物理模型和边界条件 |
| 5.3 渐变式肋片尺寸对微通道的影响 |
| 5.4 渐变式肋片孔隙率对微通道的影响 |
| 5.5 上层肋片尺寸对微通道的影响 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 6.2.1 微通道传热流动特性的实验研究 |
| 6.2.2 微通道均温性拓扑优化研究 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士期间主要成果 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（4）基于复合纳米材料太阳能驱动水蒸发效率研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究目的及意义 |
| 1.2 国内外研究进展 |
| 1.2.1 太阳光蒸发机理 |
| 1.2.2 提升太阳光驱动水蒸发光吸收 |
| 1.2.3 多孔介质热传导进展 |
| 1.3 本论文研究内容 |
| 第二章 实验方法 |
| 2.1 光驱动蒸发效率和热损失的计算 |
| 2.1.1 光蒸发效率的计算 |
| 2.1.2 热损失分析 |
| 2.2 装置搭建 |
| 2.2.1 AM 1.5G光谱及模拟光源 |
| 2.2.2 蒸发效率测试装置结构 |
| 2.3 样品表征手段 |
| 2.3.1 扫描电子显微镜原理 |
| 2.3.2 分光光度计原理 |
| 2.3.3 X射线光电子能谱测量仪原理 |
| 2.3.4 接触角测量仪原理 |
| 第三章 海藻酸钙-还原石墨烯凝胶太阳光水蒸发 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 薄膜制备 |
| 3.3 薄膜的表征 |
| 3.4 蒸发性能测试 |
| 3.5 蒸发在海水淡化中的应用 |
| 3.6 小结 |
| 第四章 水蒸发机质多孔介质热传导率分形分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 分形理论介绍 |
| 4.3 模型介绍 |
| 4.4 多孔介质孔隙分形描述 |
| 4.5 机质孔隙描述 |
| 4.6 多孔介质热传导率 |
| 4.7 微结构对热传导率的影响 |
| 4.8 小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
（5）地埋管外土壤导热系数的分形研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景和意义 |
| 1.2 分形理论 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.4 研究内容和方法 |
| 第2章 土壤导热系数模型的建立基础 |
| 2.1 多孔介质导热系数研究原理 |
| 2.2 分形理论基础 |
| 2.3 分形理论模型 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 两相土壤有效导热系数的分形模型 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 两相土壤有效导热系数模型 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 三相土壤有效导热系数的分形模型 |
| 4.1 概述 |
| 4.2 三相多孔介质的有效导热系数模型 |
| 4.3 分形模型有效性分析 |
| 4.4 土壤孔隙结构对有效导热系数的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 结论与展望 |
| 5.1 研究总结 |
| 5.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读硕士学位期间发表的论文 |
（6）多孔介质等效导热系数预测方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 多孔介质及其应用背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 2 多孔介质热传导的正、反问题 |
| 2.1 热传导基本理论 |
| 2.1.1 傅里叶定律 |
| 2.1.2 导热微分方程 |
| 2.1.3 定解条件 |
| 2.2 稳态热传导问题的有限单元法 |
| 2.2.1 有限单元法的发展和现状 |
| 2.2.2 稳态热传导问题的有限单元法求解 |
| 2.3 等效导热系数模型 |
| 2.3.1 串联模型 |
| 2.3.2 并联模型 |
| 2.3.3 Maxwell-Garnett模型 |
| 2.3.4 Bruggeman模型 |
| 2.4 热传导反问题求解方法 |
| 2.4.1 Tikhonov正则化方法 |
| 2.4.2 最小二乘法 |
| 2.4.3 共轭梯度法 |
| 2.4.4 遗传算法 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 多孔介质及其模型构造方法 |
| 3.1 多孔介质分类 |
| 3.1.1 泡沫型多孔介质 |
| 3.1.2 纤维型多孔介质 |
| 3.1.3 颗粒型多孔介质 |
| 3.2 多孔介质模型 |
| 3.2.1 孔道网格模型 |
| 3.2.2 分形理论模型 |
| 3.2.3 随机四参数模型 |
| 3.2.4 基于实验数据的重构模型 |
| 3.3 多孔介质生成方法 |
| 3.3.1 碳泡沫微观结构 |
| 3.3.2 泡沫球心法 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 基于ABAQUS有限单元法的反演算法 |
| 4.1 Levenberg-Marquardt算法 |
| 4.1.1 构建LM算法 |
| 4.1.2 LM算法流程 |
| 4.2 泡沫型多孔介质模型等效导热系数预测 |
| 4.2.1 正问题求解 |
| 4.2.2 效率和精度分析 |
| 4.2.4 初值影响 |
| 4.2.5 边界条件的影响 |
| 4.2.6 误差影响及分析 |
| 4.2.7 等效导热系数的预测结果 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 多孔介质各向异性等效导热系数 |
| 5.1 各向异性理论 |
| 5.1.1 各向异性导热系数矩阵 |
| 5.1.2 考虑多孔介质各向异性的必要性 |
| 5.2 纤维增强多孔介质等效导热系数预测 |
| 5.2.1 碳纤维增强的酚醛树脂材料 |
| 5.2.2 纤维增强的多孔介质模型 |
| 5.2.3 正问题求解 |
| 5.2.4 等效导热系数求解 |
| 5.2.5 误差影响及分析 |
| 5.3 随机颗粒型多孔介质等效导热系数预测 |
| 5.3.1 QSGS算法生成多孔介质模型 |
| 5.3.2 正问题求解 |
| 5.3.3 等效导热系数预测 |
| 5.3.4 误差影响及分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 附录A 各向异性导热系数在方向上的转换 |
| 攻读硕士学位期间的研究成果 |
| 致谢 |
（7）中深层地热用深U型地埋管换热器取热特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景 |
| 1.2 地热资源概述 |
| 1.3 地热资源利用 |
| 1.4 国内外研究现状 |
| 1.4.1 国外研究现状 |
| 1.4.2 国内研究现状 |
| 1.5 主要研究内容 |
| 1.6 研究方法和技术路线图 |
| 第2章 深U型地埋管换热器围岩热物性及现场实验研究 |
| 2.1 项目地质条件概况 |
| 2.2 岩土体热物性参数 |
| 2.2.1 岩土体导热系数 |
| 2.2.2 岩土体比热容 |
| 2.2.3 岩土体热扩散率 |
| 2.3 深U型地埋管换热器取热系统 |
| 2.4 岩土体初始温度 |
| 2.5 现场实验原理 |
| 2.6 实验设备介绍 |
| 2.7 实验数据采集 |
| 2.8 实验结果与分析 |
| 2.9 本章小结 |
| 第3章 分形几何理论与中深层岩土多孔介质数值模拟分析 |
| 3.1 分形几何理论的基本内容 |
| 3.1.1 分形几何的产生 |
| 3.1.2 分形几何的基本特征 |
| 3.1.3 分形几何的构成 |
| 3.2 中深层饱和与非饱和岩土多孔介质有效导热系数模型 |
| 3.2.1 饱和岩土多孔介质 |
| 3.2.2 非饱和岩土多孔介质 |
| 3.3 模型验证与讨论分析 |
| 3.4 模拟数据结果与讨论 |
| 3.4.1 孔隙液相分形维数D_(fl) |
| 3.4.2 弯曲度分形维数D_T |
| 3.4.3 孔隙率φ与液体饱和度S_w |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 深U型地埋管换热器数值传热模型及取热特性分析 |
| 4.1 传热过程分析 |
| 4.2 深U型地埋管换热器物理模型 |
| 4.3 深U型地埋管换热器数学模型 |
| 4.3.1 循环工质传热模型 |
| 4.3.2 管壁传热模型 |
| 4.3.3 保温层传热模型 |
| 4.3.4 固井水泥传热模型 |
| 4.3.5 围岩传热模型 |
| 4.4 数学模型离散方程 |
| 4.5 初始条件及边界条件 |
| 4.6 离散方程推导 |
| 4.7 数值传热模型验证 |
| 4.7.1 深U型地埋管换热器参数设置 |
| 4.7.2 传热区域节点设置 |
| 4.7.3 数值传热模型验证 |
| 4.8 热损率 |
| 4.9 影响因素分析 |
| 4.9.1 地热井入口温度的影响 |
| 4.9.2 循环水流速的影响 |
| 4.9.3 保温深度与保温层导热系数的影响 |
| 4.9.4 井底取热管长度的影响 |
| 4.9.5 钻井深度的影响 |
| 4.9.6 地温梯度的影响 |
| 4.10 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文和科研成果 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（8）基于分形理论的多孔介质非饱和及粗糙表面导热研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 主要符号表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景及意义 |
| 1.2 多孔介质传热的研究现状 |
| 1.3 多孔介质 |
| 1.3.1 多孔介质的介绍 |
| 1.3.2 多孔介质分类及结构特性 |
| 1.3.3 多孔介质传热基本参量 |
| 1.3.4 多孔介质内存在的传热模式 |
| 1.4 分形理论 |
| 1.4.1 引入分形理论的意义 |
| 1.4.2 分形的由来 |
| 1.4.3 分形的定义 |
| 1.4.4 分形维数的种类 |
| 1.5 蒙特卡罗方法介绍 |
| 1.5.1 蒙特卡罗算法简介 |
| 1.5.2 蒙特卡罗算法的原则 |
| 1.6 本文的研究内容 |
| 第二章 多孔介质导热模型的建立 |
| 2.1 导热分形模型及研究方法 |
| 2.1.1 颗粒链分形模型 |
| 2.1.2 谢尔宾斯基地毯分形模型 |
| 2.2 分形导热模型的建立 |
| 2.2.1 孔隙率的模型构建 |
| 2.2.2 孔相和固相的分形特性 |
| 2.2.3 孔道迂曲特性 |
| 2.3 非饱和多孔介质截面分布 |
| 2.3.1 多孔介质孔道截面积求解 |
| 2.3.2 多孔介质固相截面积求解 |
| 2.3.3 多孔介质液相截面积求解 |
| 2.3.4 多孔介质内热风通过的截面积求解 |
| 2.3.5 多孔介质总截面积求解 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 含湿非饱和多孔介质分形传热模型验证 |
| 3.1 相关热量计算 |
| 3.1.1 加热过程中固相吸收的热量 |
| 3.1.2 加热热风具有的热量 |
| 3.1.3 加热物质吸收的总热量 |
| 3.2 有效传热系数的求解 |
| 3.2.1 傅里叶定律的应用 |
| 3.2.2 有效导热系数的求解 |
| 3.3 含湿非饱和多孔介质导热系数模型验证 |
| 3.4 相关参数对湿分比的影响 |
| 3.5 相关参数对有效导热率的影响 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 蒙特卡罗模拟与分形理论的结合应用及相关模型建立 |
| 4.1 分形-蒙特卡罗粗糙表面的生成 |
| 4.1.1 粗糙表面的生成方法 |
| 4.1.2 生成粗糙表面上微凸体的流程 |
| 4.1.3 运用蒙特卡罗法生成微凸体的直径分布情况分析 |
| 4.2 粗糙模型的建立 |
| 4.2.1 基于分形-蒙特卡罗法的粗糙表面相关表达式 |
| 4.2.2 粗糙表面的物理模型 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 多孔介质粗糙表面分形-蒙特卡罗传热研究 |
| 5.1 通过蒙特卡罗法对微凸体接触面积的求解 |
| 5.1.1 微凸体的名义面积 |
| 5.1.2 微凸体上的接触面积 |
| 5.1.3 粗糙面内的孔隙面积 |
| 5.2 多孔介质粗糙表面传热系数的求解 |
| 5.3 结果讨论与分析 |
| 5.3.1 粗糙表面模型验证 |
| 5.3.2 参数对接触面积的影响 |
| 5.3.3 参数对有效导热系数的影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录A 攻读硕士学位期间取得的科研成果 |
（9）寒区中深层同轴换热传热机制及热储强化研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 选题依据 |
| 1.3 研究意义 |
| 1.4 研究现状 |
| 1.4.1 地热开发利用现状 |
| 1.4.2 中深层同轴换热器研究现状 |
| 1.4.3 多通道及多孔介质对流换热研究现状 |
| 1.4.4 裂隙介质渗流传热研究现状 |
| 1.5 已有研究中的不足 |
| 1.6 研究内容和技术路线 |
| 1.6.1 研究内容 |
| 1.6.2 技术路线 |
| 1.7 论文主要创新点 |
| 第二章 同轴换热器现场监测试验研究 |
| 2.1 本章引言 |
| 2.2 研究区中深层地理地热地质条件分析 |
| 2.2.1 研究区供热必要性 |
| 2.2.2 研究区供热优越性 |
| 2.2.3 研究区供热适宜性 |
| 2.3 研究区同轴换热的优势性 |
| 2.4 换热器井孔概况 |
| 2.4.1 井位 |
| 2.4.2 井身结构 |
| 2.4.3 嵌入地层 |
| 2.5 现场监测试验 |
| 2.5.1 井下监测装置 |
| 2.5.2 地面监测装置 |
| 2.5.3 现场试验过程 |
| 2.5.4 试验不确定性分析 |
| 2.6 现场试验结果 |
| 2.6.1 地温特征 |
| 2.6.2 流体温度随时间演化 |
| 2.6.3 系统间歇运行演化特征 |
| 2.6.4 流体温度随深度分布 |
| 2.7 系统性能分析 |
| 2.8 本章小结 |
| 第三章 同轴换热器数值模拟研究 |
| 3.1 本章引言 |
| 3.2 模型建立 |
| 3.3 初始和边界条件 |
| 3.4 传热分析 |
| 3.5 热阻分析 |
| 3.6 模型验证 |
| 3.7 结果分析与讨论 |
| 3.7.1 开采强度的影响 |
| 3.7.2 换热器组成属性的影响 |
| 3.7.3 热储特征的影响 |
| 3.7.4 流体注入速率的影响 |
| 3.7.5 间歇运行的影响 |
| 3.7.6 热储影响范围分析 |
| 3.8 本章小结 |
| 第四章 多通道及多孔介质热储强化试验研究 |
| 4.1 本章引言 |
| 4.2 射孔强化方法 |
| 4.3 多通道对流传热试验 |
| 4.3.1 多通道样品 |
| 4.3.2 对流换热试验装置 |
| 4.3.3 试验过程及方案 |
| 4.3.4 多通道传热数据处理 |
| 4.3.5 多通道对流传热结果 |
| 4.4 多通道岩样力学损伤特征 |
| 4.4.1 试验装置概述 |
| 4.4.2 试验过程及方案 |
| 4.4.3 弹性波速试验结果 |
| 4.4.4 力学损伤结果 |
| 4.5 热储局部刺激——等效多孔介质 |
| 4.6 多孔介质对流传热试验 |
| 4.6.1 多孔介质样品 |
| 4.6.2 对流换热试验装置 |
| 4.6.3 试验过程及方案 |
| 4.6.4 多孔介质传热数据处理 |
| 4.6.5 多孔介质对流传热结果 |
| 4.7 本章小结 |
| 第五章 粗糙裂隙介质热储强化试验及模型研究 |
| 5.1 本章引言 |
| 5.2 热储局部刺激——离散裂隙介质 |
| 5.3 试验装置概述 |
| 5.4 岩样制备 |
| 5.4.1 3D打印及数字模型化 |
| 5.4.2 样品浇筑 |
| 5.5 粗糙裂隙渗流试验 |
| 5.5.1 试验过程及方案 |
| 5.5.2 粗糙渗流试验结果 |
| 5.5.3 粗糙度方向性对渗流作用 |
| 5.5.4 支撑剂和温度对渗流影响 |
| 5.6 粗糙裂隙传热试验 |
| 5.6.1 试验过程及方案 |
| 5.6.2 传热试验数据处理 |
| 5.6.3 传热试验不确定度分析 |
| 5.6.4 粗糙裂隙传热试验结果 |
| 5.6.5 粗糙度方向性对传热的影响 |
| 5.6.6 典型粗糙裂隙传热分析 |
| 5.7 粗糙裂隙渗流传热数值模型研究 |
| 5.7.1 数值模型建立 |
| 5.7.2 初始和边界条件 |
| 5.7.3 数据处理 |
| 5.7.4 网格划分及验证 |
| 5.7.5 数值模拟结果 |
| 5.8 本章小结 |
| 第六章 结论与建议 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 建议 |
| 参考文献 |
| 作者简介及在学期间科研成果 |
| 致谢 |
（10）多孔介质单相气体扩散及气液两相扩散的分形模型研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 多孔介质简介 |
| 1.2.1 多孔介质定义与分类 |
| 1.2.2 多孔介质常用参数 |
| 1.3 多孔介质中气体传质现象的传统研究方法 |
| 1.3.1 菲克定律和菲克第二定律 |
| 1.3.2 气体传质的实验研究 |
| 1.3.3 气体传质的数值模拟研究 |
| 1.3.4 气体传质的理论研究 |
| 1.4 分形理论及应用 |
| 1.4.1 分形理论简介 |
| 1.4.2 气体传质现象的分形模型研究 |
| 1.5 本文主要研究内容 |
| 第二章 分形多孔介质孔隙模型的建立 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 弯曲毛细管束模型的分形描述 |
| 2.2.1 孔隙通道密度分布函数 |
| 2.2.2 弯曲毛细管束模型的横截面积 |
| 2.2.3 孔隙通道的迂曲特征 |
| 2.3 流动区域的划分 |
| 2.4 Beskok模型 |
| 2.4.1 渗透率修正因子 |
| 2.4.2 渗透率修正因子的简化 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 单相气体扩散的分形模型 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 单相气体有效扩散系数的数学解析模型 |
| 3.2.1 多孔介质中流量计算 |
| 3.2.2 单相气体有效扩散系数 |
| 3.3 分析和讨论 |
| 3.3.1 单相气体有效扩散系数模型验证 |
| 3.3.2 数学解析模型对比 |
| 3.3.3 模型中相关参数分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 气液两相扩散的分形模型 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 GDL中扩散系数的数学解析模型 |
| 4.2.1 毛细管扩散方程 |
| 4.2.2 扩散层中的单相有效扩散系数 |
| 4.2.3 气液两相流动情况下的相对扩散系数 |
| 4.3 分析与讨论 |
| 4.3.1 单相及两相模型验证 |
| 4.3.2 数学解析模型对比 |
| 4.3.3 模型中相关参数分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 分形-蒙特卡罗方法的数值模拟研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 多孔介质有效扩散系数的分形-蒙特卡罗方法 |
| 5.2.1 孔隙通道的分形-蒙特卡罗描述 |
| 5.2.2 单相气体扩散的分形-蒙特卡罗模拟 |
| 5.2.3 气液两相扩散的分形-蒙特卡罗模拟 |
| 5.3 数值模拟过程 |
| 5.3.1 单相气体扩散模型计算步骤 |
| 5.3.2 气液两相扩散模型计算步骤 |
| 5.4 分析与讨论 |
| 5.4.1 模拟结果与理论模型和实验数据对比 |
| 5.4.2 模拟结果分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 A 攻读硕士学位期间取得的成果 |
四、分形多孔介质中的热传导（论文参考文献）
- [1]多孔介质等效导热系数研究进展[J]. 黄坤,白宇帅,张春云,崔苗. 东北电力大学学报, 2021(04)
- [2]煤层气注热开采中的热—流—固耦合作用理论与应用研究[D]. 王杰. 太原理工大学, 2021(01)
- [3]多孔结构微通道强化传热研究[D]. 李飞. 山东大学, 2021(12)
- [4]基于复合纳米材料太阳能驱动水蒸发效率研究[D]. 王一帜. 浙江师范大学, 2021(02)
- [5]地埋管外土壤导热系数的分形研究[D]. 彭梦颖. 武汉科技大学, 2021(01)
- [6]多孔介质等效导热系数预测方法研究[D]. 黄坤. 大连理工大学, 2021(01)
- [7]中深层地热用深U型地埋管换热器取热特性研究[D]. 李俊岩. 河北工程大学, 2021(08)
- [8]基于分形理论的多孔介质非饱和及粗糙表面导热研究[D]. 徐静磊. 昆明理工大学, 2021(01)
- [9]寒区中深层同轴换热传热机制及热储强化研究[D]. 黄奕斌. 吉林大学, 2021
- [10]多孔介质单相气体扩散及气液两相扩散的分形模型研究[D]. 王昌进. 昆明理工大学, 2021(01)