Аннотация:
Предложена методика численного определения эффективного коэффициента теплопроводности гидратосодержащих образцов горных пород по данным синхротронной микротомографии. Выполнено построение трёхфазной цифровой трёхмерной модели образцов с использованием методов машинного обучения с последующим усреднением теплопроводности смешанных фаз и применением численного моделирования процесса теплопроводности. В отличие от существующих аналогов предложенный подход базируется на применении континуальных моделей, что позволяет получить более корректные результаты, чем при использовании феноменологических. Переход от данных микротомографии к цифровой модели осуществляется алгоритмом, принимающим на вход стек сегментированных изображений и генерирующим дискретную сеточную модель с разделением на фазы, которые присутствуют в образцах. Для дискретизации математической модели процесса теплопроводности предложена модификация вычислительной схемы многомасштабного разрывного метода Галёркина. Для вычисления эффективного коэффициента теплопроводности разработан и реализован алгоритм численной гомогенизации на базе закона Фурье. Показана зависимость эффективного коэффициента теплопроводности от объёмной доли компонентов гидратосодержащих образцов. Обнаружено хорошее совпадение результатов численного моделирования с опубликованными экспериментальными, теоретическими и численными оценками при гидратонасыщении более 15% и расхождение при гидратонасыщении менее 15% для некоторых оценок.
Полный текст:
PDF файл (931 kB)