Phân tích đặc trưng dòng chảy trong khe nứt của vật liệu rỗng bằng phương pháp phần tử biên

  • Nguyễn Đình Hải

    Bộ môn Vật liệu xây dựng, Trường Đại học Giao thông vận tải, Số 3 Cầu Giấy, Hà Nội, Việt Nam
    Trung tâm nghiên cứu và ứng dụng công nghệ xây dựng, Trường Đại học Giao thông vận tải, Số 3 Cầu Giấy, Hà Nội, Việt Nam
  • Trần Anh Tuấn

    Bộ môn Cầu hầm, Trường Đại học Giao thông vận tải, Số 3 Cầu Giấy, Hà Nội, Việt Nam
    Trung tâm nghiên cứu và ứng dụng công nghệ xây dựng, Trường Đại học Giao thông vận tải, Số 3 Cầu Giấy, Hà Nội, Việt Nam
Email: anh-tuan.tran@utc.edu.vn
Từ khóa: vật liệu rỗng bị nứt, phương pháp phần tử biên, phương pháp phân ly nghiệm, độ thấm có hiệu

Tóm tắt

Bài báo này liên quan đến việc mô phỏng số dòng chảy của chất lỏng nhớt trong vết nứt đơn xuất hiện trong môi trường vật liệu rỗng bằng cách sử dụng phương pháp phần tử biên. Trong nghiên cứu này, ứng xử thuỷ lực tại vết nứt và miền chưa nứt được miêu tả bởi phương trình Stokes trong không gian hai chiều. Bằng cách kết hợp phương pháp phân ly nghiệm số và sơ đồ rời rạc hoá biên miền tính toán, chúng ta thu được trước hết là lời giải cho trường vận tốc và các đặc tính khác của dòng chảy tại mọi nơi trên miền tính toán, sau đó sử dụng kết quả này để xác định độ thấm có hiệu của môi trường rỗng có chứa vết nứt. Kết quả cho trường vận tốc tính toán bằng phương pháp này cho thấy sự phù hợp với kết quả số xác định bằng phương pháp phần tử hữu hạn

Tài liệu tham khảo

[1]. R. W. Zimmerman, G. S. Bodvarsson, Hydraulic conductivity of rock fractures, Transport in Porous Media, 23 (1996) 1–30. https://doi.org/10.1007/BF00145263
[2]. P. G. Ranjith, W. Darlington, Nonlinear single-phase flow in real rock joints, Water Resources Research, 43 (2007) w09502 1–9. https://doi.org/10.1029/2006WR005457
[3]. H. B. Lee, I. W. Yeo, K. K. Lee, Water flow and slip on NAPL-wetted surfaces of a parallel-walled fracture, Geophysical Research Letters, 34 (2007) L19401 1–5. https://doi.org/10.1029/2007GL031333
[4]. Z. Chen, J. Qian, H. Zhan, Z. Zhou, J. Wang, Y. Tan, Effect of roughness on water flow through a synthetic single rough fracture, Environ. Earth Sci.. 76 (2017) 186. https://doi.org/10.1007/s12665-017-6470-7
[5]. E. Liu, Effects of fracture aperture and roughness on hydraulic and mechanical properties of rocks: implication of seismic characterization of fractured reservoirs, Journal of Geophysics and Engineering, 2 (2005) 38–47. https://doi.org/10.1088/1742-2132/2/1/006
[6]. J. A. Hudson, E. Liu, Effective elastic properties of heavily faulted structures, Geophysics. 64 (1999) 479–485. http://dx.doi.org/10.1190/1.1444553
[7]. Trần Anh Tuấn, Nguyễn Đình Hải, Dòng chảy Stokes trên bề mặt gồ ghề có chiều dài trượt cục bộ biến thiên theo hàm số cosine, Tạp chí Khoa học Giao thông vận tải 70 (2019) 279–288. https://doi.org/10.25073/tcsj.70.4.5
[8]. J. J. L. Higdon, Stokes flow in arbitrary two-dimensional domains: shear flow over ridges and cavities, J. Fluid Mech.. 159 (1985) 195–226. https://doi.org/10.1017/S0022112085003172
[9]. M. E. Staben, A. Z. Zinchenko and R. H. Davis, Motion of a particle between two parallel plane walls in low-Reynolds-number Poiseuille flow, Phys. Fluids., 15 (2003) 1711-1733. https://doi.org/10.1063/1.1568341
[10]. M. E. Staben, K. P. Galvinb, R. H. Davis, Low-Reynolds- number motion of a heavy sphere between two parallel plane walls, Chem. Eng. Sci., 61 (2006) 1932–1945. https://doi.org/10.1016/j.ces.2005.10.041
[11]. S. Tlupova, R. Cortez, Boundary integral solutions of coupled Stokes and Darcy flows, J. Comput. Phys., 228 (2009) 158–179. https://doi.org/10.1016/j.jcp.2008.09.011
[12]. P. J. A. Janssen, H. E. H. Meijer, P. D. Anderson, Stability and breakup of confined threads, Phys. Fluids., 24 (2012) 012102. https://doi.org/10.1063/1.3677682
[13]. G. Rajesh, R. B. Bhagat, K. A. Fichthorn, Reactive Flow in a Porous Medium: Formulation for Spatially Periodic Hexagonally Packed Cylinders, Journal of Applied Mechanics, 67 (2000) 749 - 757. https://doi.org/10.1115/1.1312803
[14]. C. Y. Wang, Stokes flow through a rectangular array of circular cylinders, Fluid Dynamics Research. 29 (2001) 65-80. https://doi.org/10.1016/S0169-5983(01)00013-2
[15]. F. J. Alcocer, P. Singh, Permeability of periodic arrays of cylinders for viscoelastic flows, Physics of Fluids, 14 (2002) 2578-2581. http://dx.doi.org/10.1063/1.1483301
[16]. Y. Matsumura, T. L. Jackson, Numerical simulation of fluid flow through random packs of cylinders using immersed boundary method, Physics of Fluids. 26 (2014) 043602. http://dx.doi.org/10.1063/1.4870246
[17]. K. Chamsri, L. S. Bennethum, Permeability of Fluid Flow through a Periodic Array of Cylinders, Applied Mathematical Modelling. 39 (2015) 224-254. https://doi.org/10.1016/j.apm.2014.05.024
[18]. J. Fabricius, J. G. I. Hellstrom, T. S. Ludstrom, E. Miroshnikova, P. Wall, Darcy’s Law for Flow in a Periodic Thin Porous Medium Confined Between Two Parallel Plates, Transp. Porous Med., 115 (2016) 473-493. https://doi.org/10.1007/s11242-016-0702-2

Tải xuống

Chưa có dữ liệu thống kê
Nhận bài
26/12/2019
Nhận bài sửa
27/02/2020
Chấp nhận đăng
28/02/2020
Xuất bản
29/02/2020
Chuyên mục
Công trình khoa học