真空 ›› 2026, Vol. 63 ›› Issue (4): 89-96.doi: 10.13385/j.cnki.vacuum.2026.04.13
王巨川1, 张朋2, 阮新田2, 张世雁2, 贾刚2, 江山3
WANG Juchuan1, ZHANG Peng2, RUAN Xintian2, ZHANG Shiyan2, JIA Gang2, JIANG Shan3
摘要: 真空环境(10~1 000 Pa)在多孔介质中引发独特的气-液界面行为与传质过程,显著影响多相渗流效率及介质结构响应。多孔介质中的多相流动与地质力学变形过程之间存在复杂联系,特别是在强震断层环境中,这种联系是影响地质二氧化碳封存等地下工程的安全性与稳定性的关键因素。本研究提出了一种新型耦合模型,综合考虑了气体滑移效应、低压吸附-解吸动力学及动态接触角方程,揭示真空抽吸下,气-液界面演化与多相渗流的互馈机制。通过等效量化渗透压和量化低压梯度对毛细力重构与界面传质的调控作用,建立孔隙-裂隙动态演化模型,并实现真空抽吸过程中低压区传播、气相通道形成及基质收缩的高精度仿真。结果表明:真空度提升至500 Pa时,能够增加气-液界面迁移速率,扩大固-液接触角,显著优化脱水效率。而在更高真空度(200 Pa)下,界面迁移速率进一步加快,脱水效率在10 min内即接近稳定状态,远优于较低真空条件下的表现,这一结论指出真空度的提高通过降低孔隙内残余压力、重构毛细力平衡和增强界面推进速率,可以成为实现高效脱水和低残余饱和度的关键因素,为真空脱水工艺的参数优化提供了直接依据。本模型为真空脱水技术、多孔过滤介质设计及表面处理工艺提供理论支撑。
中图分类号: TM73
| [1] 杨春节, 万宇鹏, 高晓迪, 等. 正压漏孔校准装置体积系数测试分析[J]. 真空, 2025, 62(4):29-33. [2] Ono M, Jaworski M A, Kaita R, et al.Recent progress in the NSTX/NSTX-U lithium programme and prospects for reactor-relevant liquid-lithium based divertor development[J]. Nuclear Fusion, 2013, 53(11):113030. [3] 李晓照, 张骐烁, 柴博聪, 等. 动力损伤后的脆性岩石静力蠕变断裂模型研究[J]. 力学学报, 2023, 55(4):903-914. [4] 翟定荣, 周海, 史有森, 等. 预抽真空可控气氛渗碳炉的工艺优化研究[J].热处理技术与装备,2022, 43(3):1-5. [5] 孙丽静,赵中宝,潘家伟,等. 鲜水河断裂带康定段雅拉河断裂深部应力应变状态及其孕震环境[J]. 岩石学报,2021,37(10):3225-3240. [6] 肖前丰,李文龙,符文熹,等. 富水构造区圆形隧道抗突体最小安全厚度解析解[J]. 工程科学与技术,2022,54(3):159-168. [7] 祁松松, 倪俊, 李卓慧, 等. 超大型真空容器大门设计及优化研究[J].真空, 2023, 60(5):81-85. [8] 郑晓悦, 施成华, 王祖贤, 等. 基于Timoshenko梁理论的隧道隔水岩体安全厚度计算方法[J]. 现代隧道技术, 2023, 60(4):14-22. [9] 周明旭, 李建昌. 石墨工装板厚度对碳化硅真空烧结炉温度场的影响[J]. 真空, 2025, 62(4):49-53. [10] 王富芳, 徐子琪, 郭冲, 等.真空技术在分析技术领域的作用——TOF-SIMS分析技术在矿物样品表征上的应用[J].真空, 2024,61(5):97-109. [11] 梁佰强,王海龙. 基ANSYS高真空钎焊炉温度场数值模拟研究[J].热加工工艺,2020,49(21):139-142. [12] 战春鸣, 王立刚, 范昌龙, 等.真空碳管炉参比样本法热导率测量与稳定性分析[J].真空, 2025, 62(3):76-83. [13] Zhai Yixin, Bao Yue, Ning Tao, et al.Room temperature fabrication of magnetic covalent organic frameworks for efficient enrichment of parabens in water[J]. Journal of Chromatography A, 2023, 1692:463850. [14] 陈荣发. 电子束蒸发与磁控溅射镀铝的性能分析研究[J]. 真空, 2003,40(2):11-15. [15] 陈强,张伟,党涛.真空辅助钢管混凝土拱桥自振特性及地震响应分析[J].真空, 2024, 62(4):81-88. [16] 方林, 蒋树屏, 林志, 等. 穿越断层隧道振动台模型试验研究[J]. 岩土力学, 2011(9):2709-2713,2820. [17] Yuan Xuosong, Zhang Yu, Yang Huan, et al.A gridded high compression-ratio carbon nanotube cold cathode electron gun[J]. IEEE Electron Device Letters,2015,36(4):399-401. [18] 郭志伟,贾子朝,高学林.磁场变化对电子束传输轨迹的影响分析[J].信息记录材料,2022,23(1):242-245. [19] 贾子朝,郭志伟,高学林.阴极偏心对坩埚内电子分布状态的影响分析[J].中国机械,2023(25):2-6. [20] Yu Yanxiang, Gao Mengtan.Effects of the hanging wall and footwall on peak acceleration during the Jiji (Chi-Chi) earthquake, Taiwan province[J]. Acta Seismologica Sinica, 2004, 14(6):654-659. [21] 单德山, 张二华, 董俊, 等. 汶川地震动衰减特性及其大跨高墩连续刚构桥的地震响应规律[J]. 土木工程学报, 2017, 50(4):107-115. [22] 曹志磊, 周琼, 葛计划, 等. 郯庐断裂带安徽段及“霍山窗”断层活动特征与地震关联性研究[J]. 大地测量与地球动力学, 2019, 39(7):681-685. [23] 张红艳, 谢富仁. 天山地区跨断层形变观测与地壳应力特征[J]. 西北大学学报, 2013,43(4):617-622. [24] Pamuk A, Kalkan E, Ling H I.Structural and geotechnical impacts of surface rupture on highway structures during recent earthquakes in Turkey[J]. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 2005, 25(7):581-589. [25] Li Tianbin.Damage to mountain tunnels related to the Wenchuan earthquake and some suggestions for aseismic tunnel construction[J]. Bulletin of Engineering Geology and the Environment, 2012, 71(2):297-308. [26] 刘学增, 王煦霖, 林亮伦. 60°倾角正断层黏滑错动对山岭隧道影响的试验研究[J]. 土木工程学报, 2014, 47(2):121-128. [27] 王道远, 李粮余, 袁金秀, 等. 逆断层黏滑错动下隧道抗错断力学机制研究[J].铁道工程学报,2019(6):62-66. |
| [1] | 胡碧波, 田战飞, 李绍辰, 商恩铭, 王瑶. 复杂地基条件下真空负压桩锚支护深基坑土方开挖稳定性数值模拟[J]. 真空, 2026, 63(1): 103-108. |
| [2] | 范兰兰, 邱俊杰. 新型MPCVD谐振腔装置仿真设计研究[J]. 真空, 2025, 62(6): 9-15. |
| [3] | 周明旭, 李建昌. 石墨工装板厚度对碳化硅真空烧结炉温度场的影响*[J]. 真空, 2025, 62(4): 49-53. |
| [4] | 宋昕, 郭建章. 基于Fluent的多级串联喷嘴液气射流泵的抽气性能研究[J]. 真空, 2024, 61(3): 40-45. |
| [5] | 闫超, 张涛, 贾子朝, 成成, 赵国华. 电子束熔炼用水冷铜坩埚研制[J]. 真空, 2024, 61(2): 78-85. |
| [6] | 于大洋, 吴改. 大尺寸方形载板MOCVD反应腔分气和薄膜沉积过程影响因素的数值模拟研究*[J]. 真空, 2024, 61(2): 22-28. |
| [7] | 何天一, 岳向吉, 张志军, 巴德纯, 冯晓荣, 杨帆. 等螺距螺杆真空泵内气体流动的数值模拟研究*[J]. 真空, 2024, 61(1): 52-57. |
| [8] | 邢银龙, 吴杰峰, 裴仕伦, 刘志宏, 李波, 刘振飞, 马建国. 船形高频腔壳体成型工艺研究*[J]. 真空, 2023, 60(6): 78-83. |
| [9] | 李平川, 许丽, 赵杰, 张帆, 熊思维, 简毅, 张正浩, 唐德礼. 微型化阳极层推力器数值模拟与性能实验*[J]. 真空, 2023, 60(4): 36-41. |
| [10] | 刘胜, 崔寓淏, 窦仁超, 师立侠, 孙立臣, 任国华, 闫荣鑫. 真空试验压力变化数值模拟研究[J]. 真空, 2022, 59(3): 12-15. |
| [11] | 王军伟, 龚洁, 丁文静, 徐靖皓, 顾苗, 张立明. 基于动网格的空间快速减压过程流场数值模拟与分析*[J]. 真空, 2022, 59(2): 32-37. |
| [12] | 李成明, 苏宁, 李琳, 姚威振, 杨少延. 一种垂直递变流速氢化物气相外延(HVPE)反应腔流场分析及大尺寸材料生长*[J]. 真空, 2021, 58(2): 1-5. |
| [13] | 朱志鹏, 秦彬玮, 张英莉, 岳向吉, 巴德纯. 稀薄气体流动的粒子图像测速实验研究*[J]. 真空, 2021, 58(1): 38-44. |
| [14] | 孔源, 张海鸥, 高建成, 陈曦, 王桂兰. 金属激光熔化沉积过程双时间步长法多尺度物理耦合场的数值模拟*[J]. 真空, 2020, 57(4): 77-84. |
| [15] | 苏天一, 张志军, 韩晶雪. 应用二维轴对称模型的微波真空干燥数值模拟*[J]. 真空, 2020, 57(4): 60-65. |
|