几何属性对交叉裂隙水流特征影响机制
发布时间：2022-09-29 12:49
基岩裂隙在自然界中分布广泛,而基岩裂隙在自然中主要以网络形式存在,交叉裂隙作为构成裂隙网络的基本单元,交叉裂隙的几何属性又是影响裂隙水的水力特性的一个重要指标,但是如何解释和量化一直是基岩水文地质领域挑战性问题。本文以Fluent6.3.26模拟软件为工具,设计“人字形”的“一进两出”交叉裂隙模型,进口的一段为A,分开流出的段分别为B和C出。其中B裂隙是参照裂隙,通过改变C裂隙介质的节理粗糙系数JRC（Joint Roughness Coefficient）、隙宽、交叉角度来分析不同几何属性条件下水流在交叉裂隙介质中的流动特征,并分析相关参数与几何属性变化之间的关系,取得主要研究成果和结论如下:（1）随着C裂隙节理粗糙系数（JRC）的增加、隙宽比的增加、裂隙交叉角度的增加,支裂隙C的紊流现象越来越大。（2）交叉裂隙介质中的V-J曲线呈明显的非线性关系,随着裂隙节理粗糙系数的增加、隙宽以及交叉角度的增加非线性关系越来越明显。通过计算惯性系数项β,发现随着裂隙粗糙度、交叉角度的增加,β值呈增大趋势;随着隙宽的增大,其惯性项系数β逐渐减小。（3）通过q-J拟合曲线发现,水力梯度与流量之间存在...
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 课题研究的背景及意义
1.2 国内外研究进展
1.2.1 单个裂隙水研究
1.2.2 网络裂隙水研究
1.2.3 交叉裂隙水研究
1.2.4 数值模拟的研究
1.2.5 Fluent的使用进展
1.3 本文的研究方法及内容
1.3.1 研究方法
1.3.2 研究内容
第二章 裂隙水渗流的基本理论及FLUENT软件
2.1 裂隙水渗流
2.1.1 裂隙介质
2.1.2 几何特征
2.1.3 单裂隙水流基本方程
2.2 裂隙网络系统及水偏流效应
2.2.1 交叉裂隙水运动基本概念
2.2.2 网络裂隙水运动模型
2.3 计算流体力学
2.3.1 CFD理论架构
2.3.2 FLUENT软件
第三章 交叉裂隙物理模型及数值模拟
3.1 交叉裂隙水物理模型
3.1.1 几何模型的建立与网格划分
3.2 数学模型
3.3 模型求解
3.4 数值模拟结果合理性分析
第四章 模拟结果及基本规律分析
4.1 速度云图分析
4.2 平均流速与水力梯度的关系
4.3 几何属性对惯性系数β的影响
4.4 平均流量与水力梯度的关系
4.5 不同几何属性对交叉裂隙偏流的影响
4.5.1 流量分配比率与雷诺数的关系
4.5.2 速度流线图
4.5.3 裂隙交叉处的压力降变化
4.5.4 摩擦阻力与雷诺数的关系
第五章 结论及展望
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况
【参考文献】：
期刊论文
[1]内陆湖泊水体流态提取算法研究进展[J]. 王积峰,赵艳福. 河南科技. 2018(07)
[2]宽隙比及粗糙度对交叉裂隙高速非达西偏流效应的影响[J]. 杨欢欢,王媛,高玮,牛玉龙. 科学技术与工程. 2018(07)
[3]粗糙度与隙宽对单裂隙达西-非达西流演变规律的影响研究[J]. 陈雷,王媛,牛玉龙. 河南科学. 2017(12)
[4]岩体交叉裂隙水流分配特性研究[J]. 桑盛,刘卫群,宋良,章统,沈汉栋. 实验力学. 2016(05)
[5]三维交叉裂隙渗流特性的实验和数值模拟研究[J]. 刘日成,李博,蒋宇静,蔚立元. 岩石力学与工程学报. 2016(S2)
[6]岩体裂隙网络非线性渗流特性研究[J]. 刘日成,蒋宇静,李博,蔚立元,杜岩. 岩土力学. 2016(10)
[7]基于圆盘概化模型的岩溶裂隙渗流路径构建算法[J]. 李祥琛,芮小平,曲小康,宋现锋,王慧芳. 地球信息科学学报. 2016(02)
[8]裂隙网络管道模型弥散试验[J]. 刘波,王明玉,张敏,李玮. 吉林大学学报(地球科学版). 2016(01)
[9]交叉裂隙水力学开度的计算及非线性水力特性研究[J]. 刘日成,蒋宇静,李树忱,李博,王肖珊. 岩土力学. 2015(06)
[10]裂隙交叉联接对采动岩体中流体流动特性的影响研究[J]. 朱红光,易成,姜耀东,谢和平,杨鸣泽. 中国矿业大学学报. 2015(01)
博士论文
[1]破断岩体裂隙的流体流动特性研究[D]. 朱红光.中国矿业大学(北京) 2012
本文编号：3682621
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 课题研究的背景及意义
1.2 国内外研究进展
1.2.1 单个裂隙水研究
1.2.2 网络裂隙水研究
1.2.3 交叉裂隙水研究
1.2.4 数值模拟的研究
1.2.5 Fluent的使用进展
1.3 本文的研究方法及内容
1.3.1 研究方法
1.3.2 研究内容
第二章 裂隙水渗流的基本理论及FLUENT软件
2.1 裂隙水渗流
2.1.1 裂隙介质
2.1.2 几何特征
2.1.3 单裂隙水流基本方程
2.2 裂隙网络系统及水偏流效应
2.2.1 交叉裂隙水运动基本概念
2.2.2 网络裂隙水运动模型
2.3 计算流体力学
2.3.1 CFD理论架构
2.3.2 FLUENT软件
第三章 交叉裂隙物理模型及数值模拟
3.1 交叉裂隙水物理模型
3.1.1 几何模型的建立与网格划分
3.2 数学模型
3.3 模型求解
3.4 数值模拟结果合理性分析
第四章 模拟结果及基本规律分析
4.1 速度云图分析
4.2 平均流速与水力梯度的关系
4.3 几何属性对惯性系数β的影响
4.4 平均流量与水力梯度的关系
4.5 不同几何属性对交叉裂隙偏流的影响
4.5.1 流量分配比率与雷诺数的关系
4.5.2 速度流线图
4.5.3 裂隙交叉处的压力降变化
4.5.4 摩擦阻力与雷诺数的关系
第五章 结论及展望
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况
【参考文献】：
期刊论文
[1]内陆湖泊水体流态提取算法研究进展[J]. 王积峰,赵艳福. 河南科技. 2018(07)
[2]宽隙比及粗糙度对交叉裂隙高速非达西偏流效应的影响[J]. 杨欢欢,王媛,高玮,牛玉龙. 科学技术与工程. 2018(07)
[3]粗糙度与隙宽对单裂隙达西-非达西流演变规律的影响研究[J]. 陈雷,王媛,牛玉龙. 河南科学. 2017(12)
[4]岩体交叉裂隙水流分配特性研究[J]. 桑盛,刘卫群,宋良,章统,沈汉栋. 实验力学. 2016(05)
[5]三维交叉裂隙渗流特性的实验和数值模拟研究[J]. 刘日成,李博,蒋宇静,蔚立元. 岩石力学与工程学报. 2016(S2)
[6]岩体裂隙网络非线性渗流特性研究[J]. 刘日成,蒋宇静,李博,蔚立元,杜岩. 岩土力学. 2016(10)
[7]基于圆盘概化模型的岩溶裂隙渗流路径构建算法[J]. 李祥琛,芮小平,曲小康,宋现锋,王慧芳. 地球信息科学学报. 2016(02)
[8]裂隙网络管道模型弥散试验[J]. 刘波,王明玉,张敏,李玮. 吉林大学学报(地球科学版). 2016(01)
[9]交叉裂隙水力学开度的计算及非线性水力特性研究[J]. 刘日成,蒋宇静,李树忱,李博,王肖珊. 岩土力学. 2015(06)
[10]裂隙交叉联接对采动岩体中流体流动特性的影响研究[J]. 朱红光,易成,姜耀东,谢和平,杨鸣泽. 中国矿业大学学报. 2015(01)
博士论文
[1]破断岩体裂隙的流体流动特性研究[D]. 朱红光.中国矿业大学(北京) 2012
本文编号：3682621
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/diqiudizhi/3682621.html
