考虑裂隙的多孔介质中对流扩散现象的仿真模拟

发布时间：2024-03-03 17:35

　　为研究裂隙多孔介质中的对流扩散现象,采用光滑粒子流体动力学(SPH)方法从孔隙尺度下模拟了裂隙中孔隙水的流动过程,仿真实现了考虑裂隙时溶质穿透多孔介质的真实运移过程,并提出一种简化处理的两流区模型对穿透过程加以描述.计算中首先采用SPH方法求解纳维斯托克斯方程,建立能考虑复杂多孔颗粒边界的二维流场模型,并基于此模型进行了溶质穿透三种不同裂隙宽度的多孔介质的仿真实验.随着介质中裂隙宽度增大,裂隙区域流速与基质区域流速差增大,穿透曲线中早期穿透和拖尾现象越明显;采用两流区模型能够描述这一现象,但一般化的模型难以得到精确解,因此提出一种简化处理办法,并给出了该简化模型的解析解.结果表明,该简化模型能够很好地描述裂隙多孔介质中溶质的运移规律,并可反演得到裂隙流中对流扩散的相关参数.

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【部分图文】：

图2裂隙多孔介质水平流速分布Fig．2Horizontalvelocityofthefracturedporousmedia0%%%%%%0.1%%%%0.2%%%%%0.30ux/(m·s-1-0.07%-0.01%0.05%0.10%%0.16%%0.21%%0.27)

体粒子周期边界基质固体粒子速度控制区域流入图1裂隙多孔介质流场物理模型Fig．1Physicalmodelofthefracturedporousmediaflowfield计算参数设定为:注入速度u=0．04m/s，初始粒子间距Δx=0．0002m，多孔介质区域为正方形，长度为....

图4穿透曲线及其拟合曲线Fig．4Penetrationcurvesandthecorrespondingfittingcurves0%%%%%%%%%%%%0.5%%%%%%%%1.0%%%%%%%%1.5%%%%%%%2.0%%%%%%%%2.5%%%%%%%%3.0pv

3．2穿透曲线图4反映了多孔介质A、B、C在L位置处出流液的无量纲浓度随时间的演化过程(穿透曲线)．可见在含裂隙的多孔介质中，注入溶质后不久穿透曲线即会出现陡增段，且裂隙宽度越大，陡增段越长，早期穿透略有提前，后期穿透则更为平缓．相应的物理过程为:大量溶质随着优势流快速穿透多孔介....

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