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摘要
基于LAMMPS(Large-scale Atomic/Molecular Massively Parallel Simulator)分子动力学方法，研究煤纳米孔隙中驱动力、孔径、温度和压力对甲烷吸附/解吸和流动的影响规律。结果表明，随着驱动力增加，甲烷分子黏度逐渐减小，流动性增强，流动速度增大，滑移长度绝对值逐渐减小，流动趋近于无滑移状态。甲烷的吸附密度与驱动力无关，主要受气-固作用影响。甲烷在流动过程中会吸附于煤孔隙壁面，当煤孔径较小时，甲烷几乎全部吸附，无游离态甲烷。增大煤孔径，壁面范德华力对游离态甲烷影响减弱，甲烷流动速度增大，孔隙内出现大量游离态甲烷，甲烷由单峰分布转为2个对称的双峰分布。大孔径中甲烷黏度较低，流动性好，Hagen-Poiseuille方程更适用于较大孔径中的甲烷流动。升高温度，甲烷分子热运动增强，吸附层密度降低，甲烷流动速度增加，煤孔隙壁上吸附态甲烷解吸为游离态甲烷，甲烷流量增大。增大压力，孔隙内甲烷数量逐渐增多，甲烷分子间强烈的相互碰撞使得甲烷流动阻力增大，流速减小。从微观角度通过建立更加真实的模型阐明了煤纳米孔隙中甲烷吸附/解吸和流动机制，研究结果可为工程应用中促进甲烷解吸、提升煤层气开采效率提供理论基础。
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