Predictive modeling of permeability in porous media based on structural parameters and machine learning

曲折 多孔介质 磁导率 多孔性 分形维数 分形 机械 物理 机器学习 岩土工程 数学分析 计算机科学 地质学 数学 化学 膜 生物化学
作者
Huiqing Liu,Fei Wu,Renbo Gao,Liting Wang,Qingzhe Cui
出处
期刊:Physics of Fluids [American Institute of Physics]
卷期号:37 (7) 被引量:4
标识
DOI:10.1063/5.0263038
摘要

The study of permeability in porous media is of significant theoretical and engineering importance in geosciences. Accurately determining the permeability poses a critical challenge due to the high error margins in laboratory measurements, the limited generalizability of analytical models like the Kozeny–Carman (K–C) equation, and the difficulty of balancing accuracy with efficiency in numerical simulations. This research employs machine learning techniques to predict permeability based on the structural parameters of porous media. A large dataset of randomly generated porous media was created using the truncated Gaussian random field method, with key structural parameters, such as porosity, specific surface area (SSA), tortuosity, and fractal dimension computed. The study demonstrates that the K–C constant is not fixed but varies with porosity and medium properties, leading to a revised model. The Support Vector Machine model trained on these parameters achieved highly accurate permeability predictions. The SHapley Additive exPlanations analysis ranked the factors influencing permeability, identifying porosity as the most significant, followed by SSA, fractal dimension, and tortuosity. Additionally, the mechanisms and characterization methods by which pore complexity affects permeability were investigated from the perspectives of fluid–solid interface, flow path, and pore distribution. These findings offer a more accurate method for predicting permeability and contribute to a deeper understanding of fluid flow in porous media.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
daomaihu发布了新的文献求助100
刚刚
刚刚
1秒前
1秒前
xing_xing的应助被4u采纳,获得20
2秒前
朴素友安发布了新的文献求助10
3秒前
一般的完成签到,获得积分10
4秒前
zcf发布了新的文献求助10
4秒前
轻舟发布了新的文献求助10
5秒前
6秒前
英俊的铭的应助被111采纳,获得10
6秒前
6秒前
6秒前
尉迟剑心发布了新的文献求助10
7秒前
英俊的铭的应助被ZO采纳,获得10
7秒前
淡淡十三发布了新的文献求助10
9秒前
yuanjie发布了新的文献求助10
9秒前
10秒前
10秒前
11秒前
11秒前
lxf_123完成签到,获得积分10
12秒前
所所的应助被朝雨不临门采纳,获得10
12秒前
大模型的应助被GYL采纳,获得10
13秒前
13秒前
knight发布了新的文献求助10
14秒前
平常秋凌完成签到 ,获得积分10
14秒前
15秒前
HJJHJH发布了新的文献求助10
15秒前
阳光迎天发布了新的文献求助10
16秒前
小黎发布了新的文献求助10
16秒前
活泼万天完成签到,获得积分10
17秒前
s子发布了新的文献求助10
18秒前
18秒前
19秒前
一口袋的风完成签到,获得积分10
20秒前
独特背包完成签到,获得积分10
20秒前
jj发布了新的文献求助10
22秒前
22秒前
23秒前
高分求助中
(应助此贴封号)通过应助OA文献获取积分 10000
Rosenblum, Global Change Biology 800
The Dawn of Philology 520
Organizational Behavior 510
Management and the Arts 510
Production Logging: Theoretical and Interpretive Elements 400
A primer on partial least squares structural equation modeling (PLS-SEM) (4th ed.) 310
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 计算机科学 工程类 纳米技术 内科学 物理 有机化学 化学工程 生物化学 复合材料 光电子学 细胞生物学 心理学 量子力学 催化作用 物理化学 电极
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7819726
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9347410
关于积分的说明 20541107
捐赠科研通 7412159
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3332408
关于科研通互助平台的介绍 2478447
邀请新用户注册赠送积分活动 2352136