Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
Ученые научили ИИ считать капли в нанопорах, что увеличит эффективность нефтедобычи
Коллектив ученых из Центра вычислительной физики МФТИ с коллегами разработали алгоритм PANDA-NN, автоматизирующий расчет контактного угла в системе жидкость-жидкость-твердое тело. Этот подход упрощает расчет и повышает воспроизводимость исследований смачивания в наномасштабе. Алгоритм особенно полезен для оптимизации нефте- и газодобычи.
Результаты опубликованы в журнале Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects.
Краевой угол смачивания, или контактный угол,— это количественный параметр, характеризующий взаимодействие между средами и определяющий поверхностные явления в системе этих сред, например капиллярное давление, проницаемость. Он важен при моделировании течения жидкости в пористых средах.Точные значения угла смачиваемости позволяют создавать надежные модели течения флюидов, оптимизирующие процессы нефтедобычи, газа и других полезных ископаемых.
Традиционное моделирование контактного угла основывается на построении границы раздела между двумя средами с последующей аппроксимацией. Такой подход позволяет достаточно точно определить контактный угол, но требует ручной настройки важных параметров, таких как порог плотности, размер сетки для построения плотностного профиля или тип аппроксимации. Подгонка этих параметров может приводить к ошибке в определении величины угла смачиваемости и ухудшать воспроизводимость результатов.
Авторы работы представили усовершенствованный алгоритм определения контактного угла по одномерным профилям: PANDA-NN. В отличие от предыдущей версии PANDA в нем используется машинное обучение для автоматического определения формы границы раздела между двумя фазами в нанопорах, такие как капля, пончик, червь, рулет и перфорация. Нейронная сеть автоматически определяет тип границы и подбирает подходящую математическую модель для анализа профиля плотности на основе данных молекулярного моделирования.
«Наш алгоритм в предыдущей версии PANDA рассчитывал угол смачивания по профилю плотности жидкости, зная форму ее капли. В новой версии это не нужно — форму капли определяет нейросеть, она же выбирает подходящее уравнение для аппроксимации профиля»,— пояснил Илья Копаничук, старший научный сотрудник Центра вычислительной физики МФТИ.
Также в PANDA-NN добавлен дополнительный параметр — толщина смачивающего слоя — тонкого слоя жидкости, прилегающего к твердой подложке. Учет этого слоя позволяет минимизировать ошибку в определении функции плотностного профиля. Алгоритм PANDA-NN стабилен и дает воспроизводимые результаты, которые совпадают с экспериментальными данными с точностью до 5%, что намного лучше предыдущего метода PANDA (13%) и классического метода circle fit (10%). Однако для сложных поверхностей раздела, таких как червь, отклонения от экспериментальных значений превышают точность 5%, что требует тщательного выбора состава системы.
Автоматизация PANDA-NN позволяет проводить массовые расчеты углов смачивания при различных типах жидкостей и подложек, размерах пор и температурах. Это делает метод перспективным для оптимизации нефте- и газодобычи, где точные модели течения флюидов помогают повысить эффективность.
«Наш алгоритм не требует участия человека в расчетах или калибровки гиперпараметров под каждую систему — все уже настроено. К тому же он автоматически учитывает толщину адсорбционной пленки, чего не умеет ни один из конкурирующих алгоритмов»,— отметил Илья Копаничук
«Разработанный нами алгоритм PANDA-NN позволяет с высокой степенью автоматизации определять краевые углы смачивания в нанопористых структурах. Это открывает новые возможности для моделирования процессов фильтрации и вытеснения флюидов, в том числе в задачах нефтедобычи и анализа капиллярных эффектов в породах-коллекторах»,— дополнил Алексей Семенчук, младший научный сотрудник Центра вычислительной физики МФТИ.
На данный момент алгоритм работает только для систем жидкость—жидкость—твердое тело, а для систем жидкость—пар—твердое тело уже требуется доработка учета переменного объема капли. В будущем авторы планируют доработать алгоритм и разработать приложения для его активного применения.
В работе участвовали ученые из Центра вычислительной физики МФТИ, Объединенного института высоких температур РАН, Национального исследовательского университета «Высшая школа экономики», Института физики Земли имени О. Ю. Шмидта РАН и AIRI.
Telegram 
Дзен 
VK Астрономы недавно проанализировали базу данных о падающих на Землю объектах и пришли к выводу, что два из них прибыли из межзвездного пространства. Известна не только дата, но и место падения каждого из них.
«Любить лишь можно только раз», — писал поэт Сергей Есенин, а герои культовых сериалов приходили к выводу, что «настоящая» влюбленность случается в жизни максимум дважды. Однако ни один из этих тезисов не подкреплен научными данными. Американские исследователи подошли к вопросу иначе: опросили более 10 тысяч человек и вывели среднее число сильных влюбленностей, возможных в течение жизни.
17 февраля 2026 года произойдет первое в этом году солнечное затмение, которое будет иметь кольцеобразный тип. Ученый Пермского Политеха Евгений Бурмистров рассказал, почему февральское затмение не похоже ни на одно другое, когда его ожидать и кому посчастливится стать свидетелем редчайшего «огненного кольца».
Астрономы недавно проанализировали базу данных о падающих на Землю объектах и пришли к выводу, что два из них прибыли из межзвездного пространства. Известна не только дата, но и место падения каждого из них.
17 февраля 2026 года произойдет первое в этом году солнечное затмение, которое будет иметь кольцеобразный тип. Ученый Пермского Политеха Евгений Бурмистров рассказал, почему февральское затмение не похоже ни на одно другое, когда его ожидать и кому посчастливится стать свидетелем редчайшего «огненного кольца».
В 1980-х годах большую популярность приобрела борьба с озоновыми дырами. Из-за нее хладагенты из хлорфторгулеродов заменили на аналоги из гидрофторуглеродов. Теперь ученые выяснили, что эта замена — как и следующие за ней, уже в рамках борьбы с глобальным потеплением — ведет к накоплению в атмосфере довольно опасных «вечных химикатов».
Международная команда палеонтологов описала новый вид динозавра размером с крупную современную птицу. Он носил на голове плотный костяной нарост, который эти животные, возможно, использовали для внутривидовых разборок. Находка показывает, что даже мелкие хищники мелового периода могли решать конфликты не только когтями и зубами, но и ударами головой.
Образцы грунта, взятые астронавтами полвека назад, вложили еще один важный кирпич в здание научной картины мира: гипотеза о том, что Земля исходно была сухой, не стыкуется с фактами. Похоже, идею о невозможности сохранения большого количества воды на «теплых» планетах придется пересмотреть.
Хотя зоологи уже не раз наблюдали использование орудий у относительно близких к людям видов, — от приматов до свиней — коровы до сих пор не были за этим замечены. Теперь ситуация изменилась: оказалось, что они могут использовать многоцелевые орудия по-разному, в зависимости от обстоятельств.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно