抽象性

依赖频流系数测量渥太华沙子和玻璃珠包使用基于电磁驱动器的新设备设备运行范围为1Hz至1kHz,样本直径25.4毫米至150m分析结果时使用理论模型:(一) 基于振荡力学,(二) 处理地质素材成串毛线管或(三) 处理材料成多孔介质最合宜性出自Pride模型及其简化性,这令人满意,因为这个模型是为多孔介质构思的,而不是为毛管捆绑而构思的。切换频率值取自每种样本的模型并发现与独立测量每种材料有效孔径期望值完全一致对所有四种样本都适用Pride模型也被发现与独立测量稳态渗透性一致,而低频限流动潜在系数值与其他稳态流动潜在系数数据完全一致

开工导 言

仅有10项测量多孔地质工程材料依赖频率流系数Glover等人对现有测量结果进行了审查[一号..前述测量可划分为两组:(一)瞬态测量带感应源和(二)相容测量带振荡源

第一种方法模仿许多可能的应用2-4无法提供流出潜在联动系数作为频率函数而不使用频域滤波法和傅里叶技术技术只能在线性系统使用描述流出潜在系数的方程线性低于转换频率,没有证据表明这些方程非线性高于该频率,但尚没有显示可使用这种方法对流出岩石进行潜在联动系数测量处理这类数据已在Reppert和Morgan详细讨论[5万事通表示惯性效果可见 瞬态信号有强强高频组件

第二种方法能直接提供流出波段系数缺陷在于需要高品质调和驱动压力来生成时序流各种作者显示,可测量范围1赫兹至600赫兹[6-10发自塔尔迪夫等人最近论文前[11仅对地质素材进行了测量10..

论文报告使用Gloveretal提出的电磁驱动概念的研究[一号创建机制测量依赖频率流系数非合并材料选择比较容易安排样本持有者,不需要袖子和袖子压力实验数据使用数个理论模型分析论文第一部分专门描述这些模型,然后实验测量沙子和玻璃珠样本理论模型与测量数据比较以获取转换频率,并使用Glover和Walker理论计算沙子和玻璃珠包有效孔半径12..

二叉理论模型

稳态流出潜在系数(流出流压差潜能值)早已由HS方程描述,并按最易应用的形式提供(例如,[13]);

中方程 流压差 f/m)为流体二电常量 即流体动态粘度 V)Zeta潜力 V)流出潜力 s/m)是散装流体电传性 S)指表层特电传导(即双层传导) s/m)即移动流体电传率 特征长度与孔网微结构相关14-18号..稳态流出潜力独立于样本几何

包括[HS方程应用地质素一号,14-17..最近出版了数版经典HS方程修改值,其中考虑到流出潜在联动系数随粒度函数的变异性17,19号-21号孔径大小17孔口尺寸17..

数个依赖频流潜在联动系数理论模型模型分三大类:(一)仅基于振动力学模型22号),二)基于毛片捆绑流模型6和(三)为多孔介质开发23号..

2.1.振荡式机械模型

应用临界斜二阶振荡行为22号向依赖频率流出潜在联动系数 去哪儿 V/MPa表示流出频度潜在联动系数 以赫兹语写 V/MPa表示稳定流出潜在联动系数 Hz转换频率模型只存在于实域并属特例 普通二阶振动行为可变阻塞

依赖频流潜在联动系数中方程 表示系统阻塞因子方程提供振荡模或级数,通常通过峰值对峰值或RMS测量实验测量

两种方程都可适应实验数据 绘制频率函数For2过渡频率是唯一适配变量3)两个适配变量:过渡频率和阻塞因子

振动力模型完全形式化,不包含底层物理有趣的是,它们能显示系统以某种方式运作,但无法推理出控制阻塞系数的词法等缺乏特性往往使这些模型比包含更多底层物理的其他模型更适合数据

2.2.毛虫管模型

毛线管模型由Packard介绍6并用少量实验测量由它提供

去哪儿

去哪儿 , k/m³即散装液密度 弧度/s)为角频 m) 卷积半径产生流 并 sel函数零序和优先序注意 维度逆长正因如此kr无维性贝塞尔函数表达式真实部分 低频统一与高频零统一与虚构部分不尽相同 低频和高频均为0,但高频达峰值

Reppert等[九九提供简化4:

等价26和38最近的研究表明简化不正确11..正确简化与图4显示的简化模型求解相容九九...石度PS通信局,2011年

时间段4或7装配实验数据 流程流体的粘稠密度为已知值 唯一适配变量为有效毛虫半径 .

2.3冒泡媒体模型

QueryPride研究23号提供流出多孔介质潜在联动系数模型形式化

去哪儿 并

方程分解8)可以重写格式与前模式相同

注意此模型中稳态术语包含额外因子 .

内8)–(11) 无片电流孔网 即样本孔隙性 (m)²稳态流体渗透性 m)为Debye长度参数显示 弧度/s为过渡频率,分布系统二次构件最大虽然这个方程似乎复杂,但应当指出,对大多数地质介质而言,孔流水有足够的盐度,Debye长度比特征长度大得多(即, 允许大度简化

最近,简化程序11)建议19号:

去哪儿

去哪儿 m)有效孔半径岩石方程分解12)假设 有效适用于大多数多孔岩石,这些岩石饱和含盐液,集中度为10^3级ml/dm³或更多if we take 所建议19号....

完全依赖转换频率

if either全光模型11或简化程序12)和(b)14装配实验数据 孔状流体和微结构参数的粘度和密度 多孔介质已知,唯一适配变量是转换频率

2.4.物理解释理论模型

直到最近只有Packard模型6并简化九九受测试数据对毛细管和滤波材九九,10..最近[11发布一些渥太华沙子数据 表示振动力模型22号最合宜数据称所有模型最合宜性是二阶振荡机模型3)但他们数据处理出错正确分析数据显示,数据最优遵循Pride模型,该模型与本研究结果完全一致

多数理论模型都有一个真实和虚构部分本文中我们分别分析这两种贡献,比较测量数据与整体规模和每个模型的复杂构件RMS测量方法提供变异大小并最大化精确度测量

有趣的是考虑真实和虚构作用对流动潜在联动系数的实际意义目前,我们没有足够的信息权威解答这个问题但也有一些迹象流动潜在联动系数定义为流动潜力与样本间压力下降之比流速分离电荷并产生流波这就意味着流出潜在联动系数的频率依赖取决于动态流渗透性频依赖低频动态流渗透受粘流控制,透流由动态渗透真实部分表示然而,当临界频率达到时,流体惯性加速开始控制流(例如,[九九,24码))惯性加速由动态渗透性虚构部分表示因此,我们可能会期望流出潜在联动系数中真实和虚构部分会受从粘合为主流向惯性为主流的相同过渡所影响在这种假设中,过渡频率与粘性支配流成为惯性支配的临界频率相同流体流和流出潜在联动系数的频率依赖小相径庭正常化回流系数沿同位转接模式转至转接频率25码..

3级实验测试

3.1.样本材料和基本特征

使用相关纸描述的设备对渥太华沙样本和玻璃珠包进行实验测试一号..其主要属性显示于表一号.

渥太华沙滩
渥太华沙子取自FisherScience并多次冲刷蒸水以去除任何岩石粉末,然后在使用前在吸尘炉中烘干孔口和粒度分布样本材料使用汞注入孔度测量测量并显示为图一号中11连同用马尔弗恩 Mastersizer2000通过激光反射测量获取的粒度分布沙样孔度用hium元分量计测量饱和样本沙的复杂电特性用Sollartron 1260A阻抗分析器测量为60频率1赫兹至1兆赫复杂电传率绝对值-即相位最小化的频率-与激光分解测量和孔度模粒大小并用-以使用法计算沙样平均孔度12..
半稳态渗透性通过计算流水量乘样10赫兹并用测量活塞移位并测量移动流水所需的压力获取渗透性10赫兹百货公司₁₀=1.19x10^-10m².使用此值表示稳态渗透性 样本中无稳态渗透性
本文显示的测量与所报相同11..应当指出,分析[11并校正本项工作因此,这项工作表示正确处理渥太华沙子数据,而前一篇论文应参考详细物物理描述以及其他作者制作的渥太华沙子物物理属性测量

玻璃珠
三尺寸苏打石灰玻璃珠子从Endecotts有限公司获取(名义直径0.5、1和2毫米)。珠子样本用蒸水多次冲洗后使用前在吸尘炉中干珠上没有水银孔度测量法,因为它们太贵,仅用一次后无法处理粒度分布通过激光反射测量并使用Endects Ltd提供的详细标定资料获取,Endects Ltd基于筛分析玻璃珠样本的孔度用hium元分量计测量饱和样本沙的复杂电特性用Sollartron 1260A阻抗分析器测量为60频率1Hz至1MHz,结果用Glover和Walker法计算平均孔积12和渥太华沙子相同
稳态渗透波束使用重力压头测量结果显示表一号.这些值与使用RGPZ法预测粒度和电量值完全一致26squation(10)

流水体
液实验使用为10^3级mol/l Nacl测量密度997g/m³与NACl状态求解方程完全一致27号和粘度8.94x10^4级s计算模型28码..电导流 =[ xx10^2级S/m使用前25摄氏度,这与Sen和Goode模型完全一致29at xx10^2级s/m.渥太华沙地测量期间从机器中流出流水的传导性极接近流水原导性 xx10^2级s/m25摄氏度以玻璃珠为例,流体传导率缓慢提高至1.48x10^2级s/m,1.38x10^2级s/m和1.33x10^2级s/m直径为0.5、1和2毫米珠子,同时通过样本传播24小时后再进行电电动测量等于增加浓度从1x10^3级mol/L到1.23x10^3级mol/L,1.15x10^3级mol/L和1.10x10^3级mol/L,分别关联粒子解析渥太华沙实验测量期间流体pH值为pH6玻璃珠子的初始pH值为pH6.9pH测量液样本从电动实验期间机件中生成液稳定值分别为pH6.4、6.6和6.7,直径为0.5、1和2毫米珠我们再次注意到流传率和pH变化不如某些作者所经历的大(例如Leroy等)。[30码并用它连接 重复清洗稳定流出潜在联动系数建模对流传率和pH极敏感极有必要用电动测量期间实验机流体测量这些参数

3.2实验方法

电池装有沙或珠样本分层为1厘米,沙中层间有光调试,玻璃珠中下层有扰动系统完全饱和过程流水,必要时使用回压消除所有气泡曾饱和后,用重力驱动流测量玻璃珠稳定状态渗透性流程流水通过样本循环24小时以确保完全物理平衡在此期间,渥太华沙的渗透性测量频率为10赫兹,使用压力传感器计算流量并用LVDT测量活塞反位

图一号显示20赫兹典型测量波形,指出有高频提供质量更高波形的趋势可高质测量渥太华沙5至200赫兹和玻璃珠包10至500赫兹流动潜力和动态压力都可用可接受的噪声水平测量图1(a)显示流压和活塞置换相位并发并发压缩周期中的每一部分都像预期的那样成义反射,而回射则略微曲解,原因是通过检查阀门流出新流水使用数字滤波测量数据或强制使用后台DC流和回压而不是使用校验阀值来纠正这种微小不对称性后一种方法还将消除流体存取趋势

渥太华沙子测试达600赫兹,采样管失效观察发现活塞和管间封装频率大于200赫兹时放入空气200赫兹以上频率数据似乎行为良好,但我们没有报告这些数据,因为气泡的存在可能使测量不可靠。光靠润滑活塞封

论文含有玻璃珠三次直径结果(0.5、1和2毫米)。玻璃珠包表面直径为0.25毫米和3.35毫米可惜我们无法产生足够的压力产生足够大容量测量3.35毫米珠子的精度,0.25毫米珠子实验没有提供足够质量数据报告

依赖频率流系数使用Reppert et al描述的方法计算[九九和Reppert和Morgan5最重要的步骤是重整数据,同时计及样本和测量电路依赖频率阻抗性,图中测量频率显示每个样本2.程序保证流出潜在系数计算正确采样传导性,即与数据频率相关联的传导性数据似乎比振动力模型更合宜,我们错误地报告了这一点11..将校正结果列入数据配对Pride模型23号优于其他模型光彩模型特意设计出多孔介质,

3cm3置换测试

电磁电波摇动器特征之一是动脉放大频率下降一号..微流压由活塞增频一号..如果驱动电流在不同频率数组测试中保持恒定,则这两个特效的组合就是产生高频小微差分流压,降低信号对噪比解决问题的一个解决办法是改变驱动电流以产生差流压力,可用良好的信号对噪比测量,并保持差压常数,以尽可能大范围频率使用这样一种过程意味着活塞振荡会因频率而异当前对依赖频流潜力的理解并不表示有活塞放大法下联动不完全开发或流动潜在联动系数随活塞放大而变化的任何其他原因实验性地知道我们是否会引入系统错误,允许活塞放大变化并同时知道是否有活塞放大,下方测量因信号对噪声比变得不可靠。

我们用渥太华沙样本和任意频率10赫兹测试测量流子函数动态流压、动态流机和瞬时活塞定位测量同时减少电流增量(并因此使电流振幅)直到测量值低于噪声阈值并同时逐步提高驱动电流直至最大置换实现

结果显示图1(b).初始峰值对峰值移位略多于20毫米,增量递减到0.5毫米,再再增至最大约21.7毫米范围约2毫米至21.7毫米,测量流潜力和计算流潜在联动系数保持稳定 = V/MPa变化率约0.5%减量增量活塞置换期间值 = V/MPa V/MPa分别表示,所以对活塞放大增减没有敏感度因此,我们可以说,2毫米至21.7毫米范围流出潜能值和计算流出潜在联动系数由本工具测量无关活性振幅和方向活性振幅变化活塞放大度可变优化测量条件

测量流波波小于2毫米在此条件下测量压力差对高渗透性样本来说很小,很难区分测量与背景噪声流出潜在联动系数小于2毫米是因为难以测量这些小压力没有任何证据表明大活塞振荡时流出扰动

3.4.初始频率依赖流并发系数效果

图解3,4,5并6显示正常度量流系数对渥太华沙子和玻璃珠三级函数频率正常流动潜在联动系数计算法是用最小频度(渥太华沙5赫兹和玻璃珠2赫兹)测量算出测量流动潜在联动系数假设流出低频潜在联动系数接近稳定状态流时,可以说图中显示数据3-6右手边2),3),4),11)和(b)14即依赖频率术语

应该指出,在这些数字中,误差条在高频率上变大这是因为难以测量频率大于转频的小流潜力

4级分析实验结果并建模

4.1.稳态流合力

大部分数据分析将集中于流出潜在联动系数中依赖频率部分稳定状态流出潜在联动系数ibsing最小频联动系数 合理表示在真实稳态条件下3-6显示这些值面向稳态值渥太华沙发最低频率为5赫兹,玻璃珠为2赫兹我们称流出潜在联动系数为准稳态值表中显示流出每种样本潜在联动系数的准定态值2.本表还显示一些电动建模,我们使用与Glover和Dery相同方法执行17和Glover等[16..建模中保持下列参数常量_欧市=5站点/nm²sk_哥哥=7.5pk_-=8而编组系数、孔度、水泥指数、粒子直径液富集度和pH定值与每一样本相关值一号)从表可以看到2稳态流动潜在系数模型值略高估计测值需要将测值和模拟值结合他人测量和实验误差图7显示测量值和模型曲线上下文数据库中其他稳态流动潜在相联系数测量31号,32码))应当指出,实验值按液电传率计算绘制,流电传率测量液取实验期间离开机器时的流电率,而不是原储流液计算液算法,原存流率为0.001 mol/L误差条近似值并代表测量误差保守评估(流出潜在联动系数30%和孔液富集率10%)。可以看出测量值与现有数据和模型完全一致模型极敏感液浓缩值和pH使用值,因此对实验期间从实验设备中流出液的pH值和电传性进行精确测量极为重要,以便测量量与模型比较可接受精度水平

4.2频率依赖流合用

图解3-6实验数据加理论曲线显示(i)基于震动力学等标准方程22号iii开发毛细管6,九九和(三)导出多孔介质19号,23号..每一图分三部分第一组显示复杂变量的数值行为(绝对值和模数),而另外两个部分显示复杂变量真实和虚构组件振荡力学模型22号.............23号并简化19号或全部安装数据获取转换频率 ,从中可计算沙子特征孔半径13Packard模型6并简化九九可直接获取沙子有效毛虫半径单曲线包含packard毛管模型6和Reppert等简化九九因为它们无法分辨数字大小 表示Reppert等校正简化性(即(a)8)表现极佳骄傲模型23号并简化由Walker和Glover19号并用单曲线表示相同理由

图解3-6显示所有模型都很好地描述数据下表讨论显示,其中一些匹配不使用与样本其他物理属性相容的参数最适配所有样本由Pride模型提供23号和它Walkerglover简化19号..模型专为多孔介质设计,但不隐含考虑地质多孔介质自然生成的表层传导搭配模型时,我们使用独立测量半稳态渗透性 电流分解 计算从阻塞电量 和孔度 中所有表都给出一号.适配变量为过渡频率和孔空间特征长度尺度 .适配变量值显示于表2.转换频率可用于获取样本有效孔尺寸 使用13)表内也给出2.完成后,显然两者都 并 与独立获取的孔尺寸样本完全一致 表数一号并2)我们的结论是,与实验数据相比,骄傲模型及其简化性表现极佳。

Packard模型虽然不如Pride模型及其简化有效6和它reppert等简化九九并提供相当适配数据但这些模型与数据之间的差异清楚地表明,基于捆绑毛线管模型在描述多孔介质方面不如Pride模型有效,当流电流和流电流有离散性时,该介质与Unity大相径庭,如我们样本中电流约1.5分位时(见表表15分位)即与Unity大相径庭(见表表表15分解)。一号)多石比此高得多因此,人们期望Packard模型和Reppert等模型表现更差这些岩石,高估有效毛虫半径并因此预测样本渗透性使用单孔流水常量温度和压力时使用单变量:有效毛虫半径表显示2比较独立测值 .

临界二阶振荡机模型也为数据提供合理适配性,提供切换频率和有效孔线2)可变阻塞二阶振荡机模型难以编译数据有两个适配参数 过渡频率和阻塞系数大量不同组合这些参数提供曲线,似乎大致适应实验数据图解3-6显示特殊组合 转换频率显示于表2.过渡频率明显过大并预测有效孔地,严重低估提高阻塞系数进一步允许频率滚动接近实验数据,但只能牺牲更高的预测转换频率因此,我们的结论是,这一模型在描述依赖频率流系数多孔介质时没有实用用

4.3自豪模型对稳态渗透性敏感度

完全自豪模型计算从样本孔度、电浮度和渗透性转换频率,并计算孔流密度和粘度九九)计算参数 高山市10)从孔孔的特征长度尺度 电流扰动性 和样本渗透性从模拟中清晰看出 适应实验数据 强烈依赖值 依次取决于恒定状态渗透 电流分解 并有漏洞 并特征长度缩放 .时段 , 并 样本和样本不尽相同,可独立测量恒定状态渗透岩石也是如此恒定状态渗透性可因多级量而异,从而使Pride模型极敏感于此参数图8显示宽度模型范围从差易感性 和匹配2毫米玻璃珠数据集的其他参数值得指出的是,这是一个极小渗透范围,考虑(一) 测量实验室渗透性时常用精度和(二) 渗透性从采样到采样的自然变异性,即使是异状同质净水岩敏感度可被视为前向建模时问题,反向建模则大有优势,因为它应允许预测渗透性极精度因此,虽然目前难以进行测量,但它们有可能提供极精密方法获取多孔介质渗透性

4.4.4过渡分数和波数大小

从5模型中计算过渡频率和毛虫半径表2.除二阶振动机械模型可变阻塞外,所有转换频率都大致一致,并视样本孔度变化而异图九九显示Tardif等编译的所有现有数据[11和渥太华沙数据11和新玻璃珠数据 提交本论文破折线表示结果13)[19号流体粘度和密度 孔状流在不同温度很明显新数据与独立获取的有效孔半径测量兼容

转频可用预测每个样本有效孔半径使用13)表22显示所有预测都与有效孔半径值完全一致,该半径使用Glover和Walker法取自测量粒子直径12并配有从Packard模型推导出等效毛虫半径6..

过渡频率可用于预测样本使用稳定状态渗透性13)表22显示所有预测都与测得渗透性值和使用RGPZ法预测渗透性[26..应当指出,对多孔媒体模型的预测[19号,23号准确性是因为渗透性输入这些模型因此,这些模型只能用于预测渗透性,只要它们与实验数据相适应,渗透性可变参数

5级结论

电磁驱动法创建实验机测量1Hz至1kHz分解多孔介质动态流系数机器被用来测量渥太华沙子和玻璃珠包样本渥太华沙5赫兹至200赫兹测量2赫兹至500赫兹玻璃珠包测量在大多数情况下都捕捉转频两端完全变换可达1kHz测量值,但实践上流出潜在值在高频时变小以致不可靠仅那些小差错被列入本文件

稳态数据分析显示测量稳态流系数与电动学最新理论模型兼容

动态实验数据形式为正常流动潜在联动系数,并配有五大理论模型,这些模型取自:(一)振荡力学理论,(二)毛细管捆绑,(三)多孔介质Pride模型及其简化是为多孔介质开发的,最合用数据并提供切换频率、特征长度尺度和有效孔径,与单测样本值一致Packard模型及其简化为毛细管开发,性能也很好。二阶振动机模型变量阻塞只适应数据使用不合理的转换频率时,但二阶震动模型严格阻塞效果良好

光滑模型及其简化模型对稳态渗透性极敏感,这可能给前方建模制造带来困难,因为这一参数鲜为人知,甚至在异状、同质、净水池岩中也常有大范围的易渗透性。敏感度是逆向建模的优势,因为它应允许精确渗透性判定,即把模型与实验动态流系数数据相匹配

感知感知

这项工作之所以能够实现,要归功于加拿大自然科学工程研究理事会发现赠款方案的资助。作者还想感谢Guillaume Lalande和机械工程车间成员帮助