Flow of methane in shale nanopores at low and high pressure by molecular dynamics simulations

Hagen-Poiseuille方程 努森数 纳米孔 努森扩散 化学 分子动力学 自由分子流 分子扩散 材料科学 甲烷 质量通量 化学物理 流量(数学) 机械 热力学 扩散 纳米技术 计算化学 物理 经济 公制(单位) 有机化学 运营管理
作者
Zhehui Jin,Abbas Firoozabadi
出处
期刊:Journal of Chemical Physics [American Institute of Physics]
卷期号:143 (10): 104315-104315 被引量:160
标识
DOI:10.1063/1.4930006
摘要

Flow in shale nanopores may be vastly different from that in the conventional permeable media. In large pores and fractures, flow is governed by viscosity and pressure-driven. Convection describes the process. Pores in some shale media are in nanometer range. At this scale, continuum flow mechanism may not apply. Knudsen diffusion and hydrodynamic expressions such as the Hagen-Poiseuille equation and their modifications have been used to compute flow in nanopores. Both approaches may have drawbacks and can significantly underestimate molecular flux in nanopores. In this work, we use the dual control volume-grand canonical molecular dynamics simulations to investigate methane flow in carbon nanopores at low and high pressure conditions. Our simulations reveal that methane flow in a slit pore width of 1–4 nm can be more than one order of magnitude greater than that from Knudsen diffusion at low pressure and the Hagen-Poiseuille equation at high pressure. Knudsen diffusion and Hagen-Poiseuille equations do not account for surface adsorption and mobility of the adsorbed molecules, and inhomogeneous fluid density distributions. Mobility of molecules in the adsorbed layers significantly increases molecular flux. Molecular velocity profiles in nanopores deviate significantly from the Navier-Stokes hydrodynamic predictions. Our molecular simulation results are in agreement with the enhanced flow measurements in carbon nanotubes.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

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
luqqq发布了新的文献求助80
1秒前
1秒前
something完成签到,获得积分10
1秒前
英姑应助Isaiah采纳,获得10
1秒前
姜楠楠完成签到,获得积分10
1秒前
泡泡完成签到,获得积分10
2秒前
重要沛蓝完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
4秒前
4秒前
5秒前
迷人安莲关注了科研通微信公众号
5秒前
李东冬发布了新的文献求助10
7秒前
jianwuzhou完成签到,获得积分10
7秒前
完美世界应助Wenky采纳,获得10
7秒前
FashionBoy应助郭郭郭采纳,获得10
8秒前
9秒前
Anoxra完成签到 ,获得积分10
9秒前
哈哈哈发布了新的文献求助10
10秒前
10秒前
传奇3应助呆妞采纳,获得10
10秒前
科研通AI6.2应助研友_nV21Vn采纳,获得10
11秒前
11秒前
畅快灵薇完成签到,获得积分10
13秒前
科研通AI6.4应助DongDong采纳,获得10
13秒前
泌尿科小医生完成签到,获得积分10
13秒前
哔啵啵发布了新的文献求助10
13秒前
14秒前
14秒前
包容的可仁关注了科研通微信公众号
14秒前
16秒前
16秒前
17秒前
朴实雨泽完成签到,获得积分10
17秒前
健忘的溪灵完成签到,获得积分10
18秒前
Isaiah发布了新的文献求助10
18秒前
隐形期待应助Dawn采纳,获得20
18秒前
土豆丝彭完成签到,获得积分20
19秒前
20秒前
bloom发布了新的文献求助20
20秒前
高分求助中
Inorganic Chemistry Eighth Edition 1200
Free parameter models in liquid scintillation counting 1000
Standards for Molecular Testing for Red Cell, Platelet, and Neutrophil Antigens, 7th edition 1000
HANDBOOK OF CHEMISTRY AND PHYSICS 106th edition 1000
ASPEN Adult Nutrition Support Core Curriculum, Fourth Edition 1000
The Psychological Quest for Meaning 800
Signals, Systems, and Signal Processing 610
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6304136
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8120753
关于积分的说明 17007469
捐赠科研通 5363659
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2848636
邀请新用户注册赠送积分活动 1826178
关于科研通互助平台的介绍 1679877