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相似文献
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1.
渗流-水平井流耦合数学模型和数值模拟   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
在有侧向流入(流出)的水平井流运动和连续性方程的基础上,建立了渗流与水平井流耦合数学模型,主要针对混合水头损失问题,进行了渗流与水平井流耦合数值计算,分析了常用的摩擦系数修正方法对计算结果的影响。数值模拟计算表明:层流或者光滑紊流流态时,不同的摩擦系数修正方法对结果影响较小;粗糙紊流流态时,不同的摩擦系数修正方法对结果影响较大。当水平井流是层流-光滑紊流流态时,使用了一种新的流态分界点识别方法对水平井流态进行判断,计算结果证实了方法的可靠性、合理性。  相似文献   

2.
"渗流-管流耦合模型"的物理模拟及其数值模拟   总被引:16,自引:2,他引:16  
井孔 -含水系统问题是当今水文地质学最重要的研究课题之一。长期以来 ,水文地质模型中对井孔的刻画基本上都是引用“热传导”中的“线汇”理论 ,需要人工预先给定线汇 线源的流量或水头的分配 ,其正确性或适用性至今没有得到理论证明。陈崇希 (1993 )提出的“渗流 -管流耦合模型”和“等效渗透系数”在理论上已解决多个水文地质问题 ,也用于几个实例 ,本文再用物理模拟检验其可靠性。论文针对具有典型意义的河床下水平井或傍河垂直井地下水流问题做了砂槽物理模拟 ,并用基于“渗流 -管流耦合模型”和“等效渗透系数”的数值方法仿真模拟了此条件下地下水流的规律。成果表明 ,数值模拟观测孔水头动态相当好地再现了物理模拟结果。论文指出了“渗流 -管流耦合模型”和“等效渗透系数”在井孔 -含水系统问题上的广泛应用前景。  相似文献   

3.
《岩土力学》2017,(6):1771-1780
在离散元(DEM)和计算流体动力学(CFD)程序基础上,运用流-固相互作用力方程建立三维CFD-DEM细观耦合数值模拟模型。CFD-DEM的控制方程包括流体-颗粒相互作用力方程、CFD的流体和DEM的颗粒运动方程。其中,考虑到土颗粒的形状效应,引入颗粒滚动阻力机制,介绍了适用性较强的滚动阻力模型。在开源耦合程序CFDEM的框架下,定制CFD开源程序Open FOAM与DEM开源程序LIGGGHTS之间的双向耦合,实现基于颗粒细观的流-固耦合计算。通过砂堆和砂土渗流的模拟分别验证了所嵌入的滚动阻力模型的有效性及耦合模型的可行性。模拟结果表明,圆柱土体中向上渗流流速与水力梯度关系与经典的Ergun理论解接近;耦合模型中所引入的颗粒间滚动阻力模型能够很好地反映颗粒形状对砂堆形成休止角和土体堆积孔隙率的影响。  相似文献   

4.
根据煤层底板含水层具有不均一性的特点,建立了底板含水层非均布水压力学模型和流固耦合模型,并根据\  相似文献   

5.
6.
狄军贞  刘建军  殷志祥 《岩土力学》2007,28(Z1):231-235
基于有效应力原理,结合弹塑性几何方程、本构方程及平衡方程建立了应力场控制方程。依据流体力学中的质量守恒原理建立了煤层气、水和煤岩体固体颗粒的渗流场方程;以上方程再配以辅助方程和定解条件构成了应力作用下煤层 气-水流固耦合的数学模型,并对简化模型进行了单相流流-固耦合数值模拟分析,得到了压力动态分布曲线,分析了耦合和非耦合情况对压力分布的影响,进一步为煤层气流-固耦合分析提供了一定的理论基础。  相似文献   

7.
为实现颗粒沉降问题的精确数值模拟,探索稠密颗粒两相流中流体与颗粒间的影响机制,基于浸入边界法(IBM),建立了高解析度CFD-DEM-IBM流固耦合数值模拟方法。分别通过流体动力学方法(CFD)及离散单元法(DEM)描述连续流体及非连续颗粒,引入浸入边界法处理颗粒移动边界,并在Navier-Stokes动量方程中附加体力项以体现流固相互作用,采用交错迭代算法在同一时间步内多次迭代求解直至收敛以实现流固间的强耦合。通过单、双、群颗粒的沉降行为模拟,结果表明:与传统CFD-DEM方法相比,该方法能够准确考虑颗粒间及流固两相间的相互作用,获得高解析度的流场信息。模拟结果与前人数值计算结果吻合,验证了该方法的准确性与有效性及其对稠密颗粒两相流问题的适用性与优越性。  相似文献   

8.
渗流场与应力场耦合作用下边坡渗流规律对研究边坡稳定性至关重要,应用基于等效连续介质模型和Louis经验公式建立的各向异性岩体渗流应力耦合模型,对顺倾向层状边坡的各向异性渗流规律进行了模拟分析。研究表明:顺倾向层状边坡中水位降深随结构面倾角θ的增大先升高、后降低,呈现两头低、中间高的形态,且越靠近溢出点,结构面倾角对水位降深影响越大;θ约为42°时水位降深最大,潜水面最低,同时渗透各向异性系数达到最大值;顺倾向边坡岩层产状一定时,随着埋深的增加,岩体渗透各向异性系数逐渐减小,裂隙控渗特征由显著到逐渐变弱,表现出向各向同性渗流过渡的趋势。  相似文献   

9.
梁燕  谢永利  李同录 《岩土力学》2006,27(Z2):10-14
以甘肃陇西地区自重湿陷性黄土作为研究对象,建立了渗流和变形耦合的黄土湿陷变形模型,然后利用Galerkin有限元法对基本方程进行空间离散,在时间域内用差分方法离散,并用Fortran语言编程计算。结合具体的试验条件计算得知:渗流计算结果与实际较为吻合;计算湿陷变形量比实测的大,并且土体非饱和程度越大,差异越大。因此,建议在建立湿陷变形本构关系时考虑时间因素。  相似文献   

10.
某水力枢纽基坑开挖过程渗流耦合数值模拟   总被引:1,自引:0,他引:1  
岩土工程中存在多种耦合作用,在水利水电工程中,渗流场与应力场的耦合是最重要的。以某水利枢纽厂房基坑开挖为工程背景,比奥固结理论为理论基础,莫尔-库仑准则为土体屈服判据,对基坑开挖过程中渗流耦合进行了数值模拟。计算结果显示:回填后的应力略大于开挖过程中的应力,沉井附近出现一定程度的应力集中。回填前后塑性区变化不大且范围较小,因而土体的屈服破坏不是该工程的重点。由于土体渗透系数大,厂房区地下水位高,基坑开挖过程中渗水量较大,回填后沉井及基坑底部防渗底板的防渗效果显著,因而在基坑开挖过程中防渗排水是该工程的重点问题。  相似文献   

11.
裂隙岩体渗流耦合传热分析   总被引:2,自引:0,他引:2  
以地下裂隙岩体在裂隙水—孔隙水和温度场之间耦合作用为研究对象,对热和流体流动控制方程采用有限容积数值方法进行离散求解,设置了六种裂隙水—孔隙水流速方案,给出了部分无量纲温度场,并分析了传热与流动原因。分析结果表明:岩体内裂隙水—孔隙水引发的热质迁移对裂隙岩体的温度场分布有重要影响;当裂隙岩体内发生地下裂隙水—孔隙水渗流、及热量的转移时,会产生渗流场、温度场之间的耦合作用;裂隙内水流渗透速度是影响岩体温度的主要因素,孔隙内水流渗透速度是影响岩体温度的次要因素,温差主要发生在裂隙水边界层处。  相似文献   

12.
考虑动力压力裂隙网络岩体渗流应力耦合分析   总被引:1,自引:4,他引:1  
柴军瑞  仵彦卿 《岩土力学》2001,22(4):459-462
渗流对裂隙网络岩体的作用力包括渗透静水压力和渗透动力压力(裂隙壁切向拖曳力)两部分。较全面地引入渗流与应力之间的相互作用关系,同时考虑渗透静水压力和切向拖曳力的作用,以裂隙(等效)隙宽与岩体应变的关系为桥梁,建立隙裂网络岩体渗流场与应力场耦合分析的数学模型,并采用有限元数值方法进行某工程实例的双场耦合分析,验证所建立模型的可靠性。  相似文献   

13.
吴礼舟  张利民  黄润秋 《岩土力学》2011,32(8):2391-2396
成层土在工程中很常见,研究降雨过程中成层非饱和土的渗流-变形耦合对非饱和土土力学的发展具有重要的意义。由流体质量守恒,Darcy定律和Lloret等的非饱和土本构模型可得成层非饱和土渗流-变形耦合的控制方程。采用Gardner的非饱和土的渗透系数公式以及Boltzman模型,基于Laplace变换得到耦合方程的解析解。解析及其参数分析表明,渗流和变形耦合是具有时间效应的。与吸力变化相关的土的模量F,对成层土的孔隙水压力分布有明显影响。两层土的F差异越大,孔隙水压力消散得越慢,耦合效应越不显著。增大表层土的F值有利于降低耦合效应。成层土饱和体积含水率变化对吸力变化产生有限的影响  相似文献   

14.
A hydro-mechanical coupled model that can simultaneously consider the pore seepage of a rock matrix and the fracture seepage is proposed to simulate three-dimensional hydraulic fracturing. This model appropriately takes into account the fluid leak-off into the surrounding rock matrix from the fracture. Several examples are given to validate the seepage algorithms and the coupled model. The results suggest that this model can solve problems involving pore seepage and fracture seepage through simple pure fracture seepage. Moreover, it can reproduce the fluid pressure distribution and the crack initiation and propagation and consider the fluid loss during hydraulic fracturing.  相似文献   

15.
16.
为了建筑环境的保护,软土地区基坑围护中的坑内降水与坑外水位保持常是一对矛盾的课题.而坑内外的水位差,极易形成止水结构两侧的渗流运动.对饱和各向异性、水平延伸、厚度大致相等、且存在一、二类边界时的承压含水层中的承压水二维非稳定流渗流问题,本文推导出了二维、各向异性渗流等参有限元方程,用以进行基坑围护止水结构附近渗流场分析,并给出了算例.  相似文献   

17.
Different phenomena influence the strength and volumetric behavior of unsaturated soils. Among the most important are suction hardening, hydraulic hysteresis, and the influence of volumetric strain on the soil-water retention curves. Fully coupled hydro-mechanical models require including all three phenomena in their constitutive relationships. Among these phenomena, suction hardening is the most influencing as it determines the apparent preconsolidation stress, the position of the loading-collapse yield surface, and the shift of both the isotropic consolidation and the critical state lines. In this paper, a fully coupled hydro mechanical model is presented. It is based on the modified Cam-Clay model but includes a yield surface with anisotropic hardening that takes account of the shift of the critical state line with suction. For highly overconsolidated materials, the sub-loading surface concept has been included in order to increase the precision of the model for these materials. The shift of the retention curves produced by volumetric strains is simulated using a hydraulic model based on the grain and current pore size distribution of the soil.  相似文献   

18.
A coupled physical-biological-chemical model has been developed at C-MMACS. for studying the time-variation of primary productivity and air-sea carbon-dioxide exchange in the Indian Ocean. The physical model is based on the Modular Ocean Model, Version 2 (MOM2) and the biological model describes the nonlinear dynamics of a 7-component marine ecosystem. The chemical model includes dynamical equation for the evolution of dissolved inorganic carbon and total alkalinity. The interaction between the biological and chemical model is through the Redfield ratio. The partial pressure of carbon dioxide (pCO2) of the surface layer is obtained from the chemical equilibrium equations of Penget al 1987. Transfer coefficients for air-sea exchange of CO2 are computed dynamically based on the wind speeds. The coupled model reproduces the high productivity observed in the Arabian Sea off the Somali and Omani coasts during the Southwest (SW) monsoon. The entire Arabian Sea is an outgassing region for CO2 in spite of high productivity with transfer rates as high as 80 m-mol C/m2 /day during SW monsoon near the Somali Coast on account of strong winds.  相似文献   

19.
河网海湾水动力联网数学模型   总被引:12,自引:3,他引:12       下载免费PDF全文
在一维显式、二维隐式水动力联网数学模型的基础上,建立了一种一维、二维全隐河网海湾水动力联网数学模型。该一维河网模型采用Preissmann四点隐式格式,用节点水位控制法进行数值计算,二维海湾模型采用改进型双向隐式(DSI)法进行数值求解。在河口一维、二维连接处,水力因子通过接口断面法传递,无需重叠一个一维河段来传递水力因子,避免了口门处二维网格需取较小尺度的问题。模型在珠江三角洲河网及横门、洪奇沥口门海域做了检验,验证结果表明,建立的河网海湾水动力联网数学模型是可行的,可以用于河网、河口治理工程的数值研究。  相似文献   

20.
Knowledge of transport processes of heat and moisture in soils of arid zones is vital to understanding the environmental and economic impacts of many activities: agriculture, waste disposal, geoenvironmental practices and earth sciences. Through extensive review and study on the different aspects of coupled transfer processes in swelling porous media, a general mathematical model for coupled heat, moisture, air flow and deformation problems in clayey soils is proposed in a consistent and unified manner. The model is characterized by the presence of a deformable solid matrix filled with two fluid phases (liquid water and air). In the proposed model, both pore water and air transfers are assumed to be governed by the generalized Darcy’s law. Fully coupled, non-linear partial differential equations are established and then solved by using a Galerkin weighted residual approach in space domain and an implicit integrating scheme in time domain. The obtained model has been finally validated by means of some case tests for the prediction of the thermo-hydro-mechanical behaviour of unsaturated swelling soils. The calculated relative errors between experimental and numerical results are 3% for temperature and 7% for stresses. Consequently, the developed numerical model predicts satisfactory results, compared to experimental test measures. The model is applicable to two-dimensional problems with various initial and boundary conditions; non-linear soil parameters can be easily included in this model.  相似文献   

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