多孔介质点源入渗及相间接触面的微CT实验研究

摘要

多孔介质在自然界、日常生活及工程应用领域中广泛存在,其内部复杂微观几何形态及结构参数决定宏观热质传递特性。本文基于 Micro-CT 测试技术平台,开展一系列多孔介质微观实验研究,分别对干燥多孔介质点源入渗过程、含湿多孔介质相间接触面积以及典型多孔介质分形特征进行定量研究,主要结论如下：
　　点源入渗实验结果表明,干燥温度决定具有骨架亲水膨胀性胶体多孔介质的物理力学特性,同时点源入渗湿分迁移过程呈现出沿骨架进行的特殊输运机制,湿润锋、入渗深度、入渗前后孔隙率变化出现不同对比差异。相较于 100℃和 120℃的干燥蛋糕样品,80℃下干燥区表现出较明显的微观物理力学变化特征。
　　相间接触面实验得到含湿非饱和颗粒堆积型多孔介质不同饱和度下二维及三维水分分布规律,发现欧拉数表征的孔隙水相连通性对湿分变化规律具有验证作用。通过对比不同固相粒径堆积玻璃珠水汽接触面积与饱和度变化关系差异,结果表明,孔隙尺度下水汽接触面积达到峰值所对应的饱和度范围为20-35%。
　　分形特征实验结果表明,两种典型多孔介质固相分形维数均大于孔隙相分形维数,但存在孔隙相分维与孔隙率变化规律差异。分形维数为多孔介质内部相间体积分数(固相体积分数或孔隙率)和相面积区域复杂微细程度的共同影响表征参数,即孔隙率、固相粒径尺寸及孔隙相随机分布特征不同范围程度的变化区间内,两者对孔隙相分形维数大小起到不同的主导作用。

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第一章 前言

§1-1 研究背景与意义

§1-2 含湿多孔介质研究现状

§1-3 论文主要研究内容

第二章 多孔介质基础理论及测试系统

§2-1 多孔介质基本参数

§2-2 多孔介质微CT测试技术

§2-3 本文多孔介质CT测试系统

第三章 干燥多孔介质点源入渗微CT实验研究

§3-1 引言

§3-2 点源入渗实验内容介绍

§3-3 结果与讨论

§3-4 本章小结

第四章 多孔介质相间接触面积微CT实验研究

§4-1 引言

§4-2 相间接触面积实验内容介绍

§4-3 结果与讨论

§4-4 本章小结

第五章 分形多孔介质理论及微CT实验研究

§5-1 引言

§5-2 分形理论研究进展及存在的问题

§5-3 多孔介质分形特征实验研究

§5-4 本章小结

第六章 结论与展望

§6-1 结论

§6-2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间所取得的相关科研成果