考虑流体相变效应的粗糙裂隙非线性渗流换热机理

刘先珊1,2,3罗晓雷1,2白冰4魏宁4刘少炜5张普纲5李满1,2潘玉华1,21. 重庆大学土木工程学院2. 山地城镇建设与新技术教育部重点实验室(重庆大学)3. 库区环境地质灾害防治国家地方联合工程研究中心(重庆)4. 中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室5. 山西省交通新技术发展有限公司

摘要：三维粗糙裂隙渗流换热机理的研究对提升地下热储层的热提取率意义重大。当前热开采过程中的多场耦合问题已取得了丰富的成果，但热开采过程中流体的相变作用对裂隙渗流特性及传热变化的影响却鲜有涉及。为剖析流体相变作用下的非线性渗流换热机理，研究以三维粗糙裂隙为研究对象，基于Fluent软件建立单相与多相热-流耦合模型。对比是否考虑相变作用的不同入口流速、入口温度和壁面温度时的局部换热系数分布特征。结果表明未考虑相变作用时，壁面局部粗糙程度控制局部换热系数的分布特征；基于Forchheimer公式，得知流体传热过程使非线性渗流特性显著。考虑相变作用后，流体呈现类似剪切稀释流体的特征，而气体体积百分数则对系统换热过程起主导作用。因此考虑流体的相变效应可以更准确地揭示热开采过程中的渗流特征和热提取效率的演化机理。

关键词：

粗糙裂隙;渗流换热;流热耦合;非线性渗流;相变;

基金资助：

国家自然科学基金项目(52279094； 41972316)； 重庆市自然科学基金(CSTB2023NSCQ-MSX0069)；

https://kns.cnki.net/kcms2/article/abstract?v=f2Ae6OvU-JJL6jNPzGxZG9w1AJ6FerAKomQhFsGYrVKzv-Ozg3OS6oggiUaLzOfzZhMQeMZSclE7NyYSWcuz_26aW5FBR1dcEpCx3Cl0JJ4XtgOHjiZJCp_iqOmAKJ1vlic6OjW2XI4=&uniplatform=NZKPT&flag=copy