See How Modeling and Simulation Is Used Across Industries
Multiphysics modeling and simulation drives innovation across industries and academia — as is evidenced by the many uses showcased in the technical papers and posters presented by engineers, researchers, and scientists at the COMSOL Conference each year.
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考虑煤层瓦斯抽采引起的漏气与氧化升温特性，建立了煤体变形、基质瓦斯解吸-扩散、裂隙空气-瓦斯混流和煤氧化热能量传输等多场耦合的瓦斯抽采新模型。基于comsol软件数值模拟了煤层瓦斯应力-变形-渗流的多过程行为，研究结果通过已有的研究成果得到验证，证明了模型的有效性和优越性。应用该模型对甲烷脱附扩散时间、煤的渗透性、泄漏压差、煤的氧化反应热、煤的氧化速率等因素对自热敏感性进行了定量分析。模拟结果表明: (1) 煤渗透率的演化主要由瓦斯解吸引起的煤基质收缩和煤自燃升温引起的煤膨胀之间的竞争作用所决定。然而，裂隙中多组分气体的流动不仅与煤的渗透率相关 ... Read More
水力压裂是目前低渗透致密油气田开发的关键技术，水力压裂裂缝的导流能力、有效缝长和改造体积参数是影响开采效果的重要因素。本文着重考虑水平井单裂缝内铺沙浓度的分布对开采过程中压力分布的影响。首先，使用 CFD 模块中的混合流动（Mixture Model，Laminar Flow）模型对铺沙过程进行了模拟，选取速度入口和压力出口的边界条件，得到了固相体积分数的二维分布。然后，利用 MatLab 数值积分将以上得到的二维分布转换成一维，根据铺沙浓度与裂缝渗透率的经验公式，将此一维分布转换成裂缝中渗透率的分布。最后，利用 CFD 模块中的达西流（Darcy's Law ... Read More
非常规能源页岩气的开采得益于深部储层大规模水力压裂，页岩气在储层基质孔隙、天然裂缝和人工裂缝等通道的流动性影响页岩气的产气速率。建立多空介质流动、固体力学以及传热多场耦合的二维多尺度数值模型，分析页岩气解吸附、扩散、渗流过程中储层内基质与裂缝中渗透率和孔隙率的动态变化，对于页岩气藏的产气速率有指导意义。研究结果表明：储层压裂阶段，大规模网状裂缝导致裂缝内部孔隙率和渗透率升高，页岩气解吸附导致有效应力升高基质收缩，基质空隙率和渗透率上升，页岩气产气速率较高。页岩气从孔隙到裂缝的流动过程导致储层内部的孔隙压力降低，储层内的压力下降，在上覆岩层的压力作用下孔隙缩小裂缝变窄 ... Read More
研究基于自主研发并已投入运行的超高纯氪氙分离低温精馏系统的实验数据，在 COMSOLMultiphysics 软件利用非等温流动和多孔介质中的稀物质传递模块建立极低浓度下波纹规整填料PACK-13C 的 REU 模型，利用化学模块描述不同温度、压力和浓度下的气液物性，通过Delft模型计算得到气液间传质系数，利用传质通量边界和边界热源模拟气液界面上的传质传热现象，分析气液两相传热传质特性，研究极低浓度(<e-7 mol/mol)下的气液传质过程，并通过改变填料几何结构进行优化分析。 模拟结果显示REU模型能较为准确地表征填料液膜上的浓度变化 ... Read More
“页岩气革命”使美国成功摆脱了对他国能源的严重依赖，目前我国页岩气的勘探开发也已取得了突破性成果，但是随着页岩气的开发，仍存在三大问题困扰着科学工作者和现场工程师：（1）页岩气开发过程中的渗透率演化规律尚未摸清；（2）在产气过程中，页岩气在产量上往往呈现出不确定性；（3）缺乏针对页岩气进行历史拟合和产量预测的数学工具。针对以上三个主要问题，我们定义非常规储层固有渗透率的演化是裂隙和基质之间物质传输和应力传递的结果，并建立了离散体模型研究孔隙变形与流体流动之间的耦合作用；以此为基础，我们建立双基质双重孔隙介质模型（连续介质模型）研究页岩基质变形与流体流动之间的耦合关系 ... Read More
地下煤层自燃过程涉及多孔煤介质中地质效应、氧输运与流动、能量输运等复杂的相互作用。以往的研究通常忽略了煤的自热对气体和煤膨胀等热机效应的影响，并没有在模拟中充分实现这些复杂的相互作用。本文建立了煤的力学变形、气体流动与输运、热力输运的全耦合模型，并通过一系列煤的性质模型和状态方程，定义了它们之间复杂的相互作用。这些包括(1)煤的孔隙度模型;(2)煤的渗透性模型;(3)气体状态方程;(4)自热模型。 将该模型应用comsol数值模拟软件对东滩煤矿地下巷道自燃时间和位置进行解算，结果与现场实测结果吻合较好。进一步，通过本模型与其它模型的对比结果发现 ... Read More
煤层气开采过程中煤层所受应力、孔隙压力的变化以及气体的吸附解吸，会导致煤体骨架和孔隙体积发生变化，改变煤层的渗流能力。基于多孔弹性理论、渗流力学并考虑吸附变形，建立了煤层压裂水平井的物理模型，并建立了煤体变形和气体流动的全耦合数学模型，推导出了渗透率的动态变化模型。利用数值分析软件Comsol Multiphysics对煤层气的开发特征及规律进行了数值模拟，最终实现对模型中关键参数的敏感性和压裂裂缝参数的影响进行分析。 Read More
在 COMSOL Multiphysics® 中建立了平板膜组件模型，利用自由—多孔介质流和稀物质传递接口，通过对硅颗粒粒径和料液流速等操作参数及相互约束关系的设置，考察对渗透通量、膜表面处浓度等的影响，对硅颗粒悬浮液平板膜过滤中的浓差极化过程和膜组件的工作性能进行全面的仿真分析。并利用 COMSOL 中的函数、参数化扫描等后处理方式，实现了对仿真结果的可视化输出。仿真结果与实验数据较为一致，仿真模型可以作为真实设备的有效补充。 Read More
多孔材料的透水过程模拟；假定多孔材料有限元模型中连通孔隙的水体，以自由渗透的方式通过所构建的多孔材料模型。纳维-斯托克斯方程（Navier-Stokes equation）是用于描述流体运动方程，可以看作是流体运动的牛顿第二定律，简称N-S方程。模拟采用了该运动方程。通过仿真研究获得了多孔材料有限元模型渗流速度云图和多孔材料有限元模型二维截线处水头压力分布图。结果表明: 多孔材料二维有限元模型的渗流速度在整个渗流段呈现不均匀分布趋势。孔隙之间的间隙越小，渗流速度越大，孔隙间隙越大则渗流速度越小。在最窄的孔隙中，速度幅度高于进口处，在通道横截面积增大的地方 ... Read More