【摘 要】
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裂缝介质中的气流和水流运动是地质资源和能源开发面对的重要自然过程.粗糙裂隙的复杂形态在一定程度上改变了流体的运动路径,使得Darcy定律的适用性受到影响.实际粗糙裂隙结
【机 构】
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中国地质大学(北京)信息工程学院, 北京 100083中国地质大学(北京)水资源与环境学院地下水循环与环境演化教育部重点实验室, 北京 100083;
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裂缝介质中的气流和水流运动是地质资源和能源开发面对的重要自然过程.粗糙裂隙的复杂形态在一定程度上改变了流体的运动路径,使得Darcy定律的适用性受到影响.实际粗糙裂隙结构复杂无序,单从实验的角度观测难度较大,该文采用格子Boltzmann方法对不同尺寸和凹槽比例的对称齿状微裂隙进行气流和水流模拟,分析了流场速度和流量的变化规律.模拟结果表明裂隙中发育一系列顺时针方向旋转的涡流,凹槽的比例不同对旋涡的形态和个数有较大的影响.旋涡的形成对流体流速分布也有影响,相比水流,气流旋涡的转速更快、中心点更高及顶部顺风坡更长.穿过裂隙断面的流量随压差的增加而增大,气流呈非线性关系,不满足Darcy流假设,而水流呈线性关系,满足Darcy流假设.该文方法可进一步用于其它规则形态的裂隙流.
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