sc-CO₂在GFRP中的渗透模型及其数值模拟

张兵^1,2，王冠辉¹，王世刚³，肖海英¹，李碧琛¹，张东兴¹

1. 哈尔滨工业大学材料科学与工程学院2. 斯达玻璃钢有限公司3. 中国石油吉林油田公司勘察设计院

摘 要：受成型工艺和材料属性的限制,GFRP（Glass Fiber Reinforced Plastics）在表面和内部存在一定数量的孔隙,导致管材输送超临界CO2（sc-CO2）时受到流体渗透和扩散的作用而性能降低.为研究不同工况下介质在GFRP中的渗透行为,本文建立了sc-CO2在GFRP中渗透扩散的多孔介质模型,运用计算机流体力学软件FLUENT模拟了sc-CO2在GFRP中的渗透行为,通过控制粘性阻力系数和惯性阻力,研究了渗透深度随时间变化的规律,以及温度和压强对sc-CO2在GFRP中的渗透速度影响规律.结果表明:不同渗透阻力系数下,sc-CO2在GFRP中的渗透速度相差较大,但其渗透深度的变化趋势基本一致,即渗透速度只有量的差异,没有质的区别;随温度的升高,sc-CO2的渗透速率降低;随压强的升高,sc-CO2渗透速率显著增加.

关键词：超临界CO2;GFRP;渗透;多孔介质模型;数值模拟;