基於 CT 影像進行 3D 建模並模擬孔隙尺度的化學物質傳輸
概述
基於影像的建模可用於分析通過多孔介質的傳質現象，特別適用於儲層岩石孔喉網絡。 這些分析的目的是提高我們對流體通過可變孔隙尺度的移動方式的理解和表徵。
該專案使用微型 CT 中的真實幾何形狀，在 Simpleware 軟體中產生 3D 模型，以便在網格劃分之前進行可視化和處理，並將其匯出到 CAE 軟體以研究化學輸運機制。
亮點
- 從開源庫獲得的真實岩石結構的 micro-CT 數據
- 在 Simpleware ScanIP 中的影像處理與分割
- Simpleware FE 中孔隙結構的穩健多相網格劃分
- 在 CAE 軟體中進行孔隙尺度化學輸送模擬
影像處理
本案例使用帝國理工學院孔隙尺度模型（PERM）聯盟提供的開源岩石 CT 影像庫中的 micro-CT 數據，獲得孔隙空間和微觀結構影像檔。使用 Simpleware ScanIP 將資料轉換為基於 3D 體素的幾何結構，準備執行網格劃分，由於 CT 掃描通常會產生噪音，處理過程極為複雜，為了渲染結構良好的岩石和孔隙相，ScanIP 軟體中應用了一系列視覺濾波器和影像處理技術。
圖：ScanIP 中 micro-CT 數據的可視化和分割
使用 Simpleware FE 模組產生非常穩健的多相模型 CFD 網格，並直接匯出到 CAE 模擬軟體。
圖：使用 Simpleware FE 模組的網格孔隙結構模型
數值模擬
接著將網格化多孔介質模型導入商用偏微分方程求解器 CAE 軟體，用於求解 Navier-Stokes 方程式並計算絕對滲透率等基本參數。 此工作流程允許對真實孔隙幾何結構中化學成分的傳輸進行建模。
影：COMSOL 結果（時間相關流線）
結論
在這個專案中，用 Simpleware 軟體生成了高品質的 3D 模型和穩健的網格，模擬多孔介質中的孔隙尺度化學物質傳輸，簡易的工作流程為分散和擴散以及多相流的新岩石物理研究提供了潛力，具體情況取決於可用的計算資源。
參考資料
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