非均质多孔介质CO2盐水多相运移数值模拟研究的开题报告.docx

非均质多孔介质CO2盐水多相运移数值模拟研究的开题报告
开题报告
题目：非均质多孔介质CO2盐水多相运移数值模拟研究
一、研究背景和意义
随着人口的不断增长和经济的快速发展，能源需求量不断增长，传统化石能源的使用已经越来越难以满足日益增长的能源需求。同时，能源需求的不断增加也加剧了全球温室气体的排放，形成了严重的气候问题。
在这个背景下，减缓气候变化和降低碳排放量，成为全球共同的使命。而CCS技术（碳捕获和储存技术）作为一种重要的碳排放削减手段，近年来得到了广泛的关注和研究。该技术将工业和能源生产过程中产生的二氧化碳（CO2）直接捕获或分离出来，并将其地下封存，从而达到减少二氧化碳排放的效果。
然而，封存地下常用的岩石储层是一种非常复杂的多孔介质，它的孔隙和裂缝网络构成复杂，导致CO2在储层中的运移义与普通的多孔介质有很大的差别。特别是在储层和盖层之间有一层含盐水的层，加剧了CO2和其他物质的相互作用。因此，对于非均质多孔介质CO2盐水多相运移的数值模拟具有重要的理论和实际意义。
二、研究现状
目前，对于非均质多孔介质CO2盐水多相运移的数值模拟研究已经成为一个热点领域。研究包括多相流动在孔隙介质中的物质运动、传递和分布、多相流动中物质界面的特性行为和力学响应等内容。主要方法包括计算流体力学（CFD）、有限元法（FEM）和独立相态（ISP）等。
然而，由于多孔介质的复杂性和运动过程的非线性性，模拟非均质多孔介质CO2盐水多相运移过程仍存在不少挑战。例如，介质非均质性、扩散和反应过程的耦合等。
三、研究内容和方法
综合考虑现有模拟方法和存在的问题，本课题将采用计算流体力学（CFD）方法，结合介质物理特性和反应动力学特点，建立非均质多孔介质CO2盐水多相运移数值模型。
具体研究内容如下：
（1）建立多相流动场和传质模型。
（2）分析非均质多孔介质中的CO2和盐水运动特性。
（3）考虑CO2和盐水中物质间传递、分布和反应等物理和化学耦合的影响，模拟两种物质在多孔介质中的扩散过程。
（4）通过模拟CO2在储层中的运动和分布，评估CO2封存效果。
四、预期成果和意义
通过本次研究，期望能够：
（1）建立一个新的非均质多孔介质CO2盐水多相运移数值模拟模型。
（2）深入研究CO2和盐水的物质特性和传递机制，解决多孔介质反应耦合等重要问题。
（3）通过模拟和分析预测CO2的扩散过程和封存效果，对CCS技术封存效果进行评估和指导。
（4）提高CCS技术的可靠性和可操作性，为今后推广CCS技术提供科学依据。
总之，本研究将有效推进CCS技术的研究和应用，对于减缓气候变化和保护环境具有十分重要的实际意义。