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基于多尺度方法研究微生物生长对多孔介质渗透率的影响

杨勇 陈丽萍 龚延风 金椿明 王世林

杨勇, 陈丽萍, 龚延风, 金椿明, 王世林. 基于多尺度方法研究微生物生长对多孔介质渗透率的影响[J]. 环境工程, 2023, 41(4): 49-54,153. doi: 10.13205/j.hjgc.202304007
引用本文: 杨勇, 陈丽萍, 龚延风, 金椿明, 王世林. 基于多尺度方法研究微生物生长对多孔介质渗透率的影响[J]. 环境工程, 2023, 41(4): 49-54,153. doi: 10.13205/j.hjgc.202304007
YANG Yong, CHEN Liping, GONG Yanfeng, JIN Chunming, WANG Shilin. EFFECT OF MICROBIAL GROWTH ON PERMEABILITY OF POROUS MEDIA BASED ON MULTI-SCALE METHOD[J]. ENVIRONMENTAL ENGINEERING , 2023, 41(4): 49-54,153. doi: 10.13205/j.hjgc.202304007
Citation: YANG Yong, CHEN Liping, GONG Yanfeng, JIN Chunming, WANG Shilin. EFFECT OF MICROBIAL GROWTH ON PERMEABILITY OF POROUS MEDIA BASED ON MULTI-SCALE METHOD[J]. ENVIRONMENTAL ENGINEERING , 2023, 41(4): 49-54,153. doi: 10.13205/j.hjgc.202304007

基于多尺度方法研究微生物生长对多孔介质渗透率的影响

doi: 10.13205/j.hjgc.202304007
详细信息
    作者简介:

    杨勇(1997-),男,硕士研究生,主要研究方向为多孔介质内微生物生长。2201522402@qq.com

    通讯作者:

    陈丽萍(1971-),女,教授,主要研究方向为地下水回灌。clpjoy@njtech.edu.cn

EFFECT OF MICROBIAL GROWTH ON PERMEABILITY OF POROUS MEDIA BASED ON MULTI-SCALE METHOD

  • 摘要: 建立了孔隙尺度微生物生长与REV尺度多孔介质渗透率衰减的耦合算法,分析了微生物生长对多孔介质渗透率衰减的影响规律,为有效控制地下水回灌过程中的微生物堵塞提供了理论依据。多尺度耦合模型的孔隙尺度部分采用LBM-IBM耦合模型模拟多孔介质中流场,CA模型描述微生物生长。宏观尺度部分采用通用渗流模型描述流体在多孔介质内的流动。结果表明:由于流体和营养物的优先渗流性,微生物生长在空间上呈明显的非均匀性。多孔介质进口处微生物生长最快,远离进口的多孔介质骨架上微生物生长量与上下游位置关系不大,而与优势流直接相关。将不同营养物进口浓度工况下的局部当量孔隙率动态变化曲线用于REV计算,发现REV尺度的营养物进口浓度每增加1倍,多孔介质开始发生堵塞的时间可缩短18.0%~30.7%。
  • [1] 陈玺君, 郭照立. 表征体元尺度渗流的离散统一动理学格式[J]. 计算物理, 2019,36(4):386-394. [9] HOMMEL J, COLTMAN E, CLASS H. Porosity-permeability relations for evolving pore space: a review with a focus on (bio-)geochemically altered porous media[J]. Transport in Porous Media, 2018, 124(2):589-629. [10] NITHIARASU P, SEETHARAMU K N, SUNDARARAJAN T. Natural convective heat transfer in a fluid saturated variable porosity medium[J]. International Journal of Heat and Mass Transfer, 1997, 40(16):3955-3967. [11] 蔡宏敏.热流的离散统一气体动理学算法及数值模拟[D].杭州:杭州电子科技大学,2021. [12] VANDEVIVERE P, BAVEYE P.Sturated hydraulic conductivity reduction caused by aerobic-bacteria in sand columns[J].Applied and Environmental Microbiology, 1992,58(8): 2523-2530. [13] PICIOREANU C, LOOSDRECHT M C M V, HEIJNEN J J. Effect of diffusive and convective substrate transport on biofilm structure formation: a two-dimensional modeling study[J]. Biotechnology & Bioengineering, 2000, 69(5):504-515.

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出版历程
  • 收稿日期:  2022-04-16
  • 网络出版日期:  2023-05-26
  • 刊出日期:  2023-04-01

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