FES 文章概览：基于数值模拟的二维粗糙裂隙水力开度预测研究。论文标题：Empirical prediction of hydraulic aperture of 2D rough fractures: a systematic numerical study
期刊：Frontiers of Earth Science
作者：Xiaolin WANG, Shuchen LI, Richeng LIU, Xinjie ZHU, Minghui HU
发表时间：07 Jul 2023
DOI：10.1007/s11707-023-1089-3
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原文标题
Empirical prediction of hydraulic aperture of 2D rough fractures: a systematic numerical study
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作者
Xiaolin WANG, Shuchen LI, Richeng LIU, Xinjie ZHU, Minghui HU
文章概览
本研究旨在通过数值模拟研究方法，考虑二维裂隙的长度、平均力学开度、最小力学开度、节理粗糙度系数和水力梯度的影响，建立二维粗糙裂隙水力开度的预测模型。首先使用逐加法（SRA）生成了600个数值模型，每个模型设置从2.5×10−7到1的七个水力梯度，完全覆盖了线性和非线性流态。共模拟了4200种流体流动情况，可以为水力开度的预测提供足够的数据。结果表明，当平均力学开度与裂隙长度之比从0.01增加到0.2时，水力开度随对数函数增加。随着水力梯度从2.5×10−7增加到1，水力开度按照对数函数减小。当入口和出口边界之间水力梯度较小（即5×10−7）时，流线在裂隙内平行分布。然而，当进出口之间水力梯度较大（即0.5）时，流线受到扰动并形成许多涡流。使用所提出的预测模型预测的水力开度值与计算结果吻合良好，并且比文献中所提出的模型更可靠。在实际工程中，当相关参数已知时，用本文所提出的预测公式进行水力开度计算可节省大量成本。
图15 本研究预测模型和文献中的预测模型计算的水力开度值的比较
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