[发明专利]碳酸盐岩微观流动模拟方法及装置

权利要求书

1.一种碳酸盐岩微观流动模拟方法，其特征在于，包括：

读取碳酸盐岩的CT扫描图片；

对碳酸盐岩的CT扫描图片进行二值化处理，从二值化处理后的碳酸盐岩的CT扫描图片中读取碳酸盐岩中多孔介质的二值化图像；

根据所述多孔介质的二值化图像建立碳酸盐岩的物理模型；

对碳酸盐岩的物理模型进行物理场初始化、内节点碰撞迁移及边界点处理；

根据处理后的碳酸盐岩的物理模型，进行碳酸盐岩微观流动模拟。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述多孔介质的二值化图像建立碳酸盐岩的物理模型，包括：将所述多孔介质的二值化图像的图片参数转换为格子波尔兹曼参数。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对碳酸盐岩的物理模型进行物理场初始化，包括：对碳酸盐岩的物理模型进行密度和速度初始化。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据处理后的碳酸盐岩的物理模型，进行碳酸盐岩微观流动模拟时，还包括：根据处理后的碳酸盐岩的物理模型，计算碳酸盐岩的密度、速度和压力宏观量。

5.如权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，根据所述多孔介质的二值化图像建立碳酸盐岩的物理模型；对碳酸盐岩的物理模型进行物理场初始化、内节点碰撞迁移及边界点处理；根据处理后的碳酸盐岩的物理模型，进行碳酸盐岩微观流动模拟，包括：

根据所述多孔介质的二值化图像建立碳酸盐岩的格子波尔兹曼物理模型；LBGK演化方程如下：

fi(x→+c→iΔt,t+Δt)-fi(x→,t)=-1τ(fi(x→,t)-fieq(x→,t))]]>

其中，为格点位置；为离散速度；t为时间；Δt为时间增量；为t+Δt时刻的密度分布函数；为t时刻的密度分布函数；τ为松弛时间；为平衡态分布函数；在LBGK模型中采用DnQb模型，n代表空间维数，b代表离散速度个数，平衡态分布函数的统一形式如下：

fieq=ρωi[1+ce→i·u→cs2+(ce→i·u→)22cs4-(u→·u→)22cs2]]]>

其中，ρ为密度；ω_i为权系数；c_s为声速，为离散速度单位矢量，离散速度粒子迁移速率c＝Δx/Δt；Δx为格子步长；为流速；在选择权系数ω_i时，使满足质量和动量守恒，及各向同性约束：

Σifieq(x→,t)=ρ,Σic→ifieq(x→,t)=ρu→,Σic→ic→ifieq(x→,t)=ρu→u→+pI;]]>

p为压力；I为压力系数；

DnQb模型选择D2Q9模型，在D2Q9模型中，离散速度：

c→i=(0,0)i=0(cos((i-1)π2)sin((i-1)π2))ci=1,2,3,42(cos((i-1)π2+π4),sin((i-1)π2+π4))i=5,6,7,8]]>

根据的对称特点，假设ω₀＝T₀，ω₁＝ω₂＝ω₃＝ω₄＝T₁，ω₅＝ω₆＝ω₇＝ω₈＝T₂，c＝1；T₀为t₀时刻的流体温度；T₁为t₁时刻的流体温度；T₂为t₂时刻的流体温度；将代入质量、动量守恒式及各向同性约束中，得到：

T0+4T1+4T2=1,2c2cs2(T1+2T2)=1,]]>

cs2ρ+(c4cs4(T1-2T)-12)ρu→2=p,4T2c4=cs2]]>

T为t时刻的流体温度；

对于理想流体，压力与速度无关，得到：

c4cs2(T1-2T2)=12]]>

求解上述方程组得到：

cs=1/3,T1=1/9,T2=1/36,T0=4/9,p=ρcs2.]]>