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表面反应和扩散迁移联合控制的粗糙单裂隙渗流–溶解耦合模型
被引量：
5
1
作者
霍吉祥
宋汉周
+1 位作者
杜京浓
管清晨
《岩石力学与工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2015年第5期1013-1021,共9页
裂隙渗流–溶解耦合模型可用于刻画流场、化学场以及裂隙开度等的变化,而溶解速率的表达以及裂隙开度的初始分布对模拟结果皆有影响。在探讨表面反应和扩散迁移联合控制溶蚀机制的基础上,采用分形方法模拟粗糙裂隙,建立此类条件下的渗...
裂隙渗流–溶解耦合模型可用于刻画流场、化学场以及裂隙开度等的变化,而溶解速率的表达以及裂隙开度的初始分布对模拟结果皆有影响。在探讨表面反应和扩散迁移联合控制溶蚀机制的基础上,采用分形方法模拟粗糙裂隙,建立此类条件下的渗流–溶解耦合模型,并进行数值求解。结果表明:(1)裂隙开度、流速、Ca2+浓度等在空间上呈"虫洞"状非均匀分布,尤其是中后期形成相对集中的渗流通道;(2)通过裂隙的流量在某一"临界点"后出现激增,即流量在此时刻之前增长相对较缓,而之后明显增大;(3)裂隙各部位反应受控主因素具有时变性,初始时以表面反应控制为主,而后在上游处转为扩散迁移控制,并逐渐向下游延伸扩大。
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关键词
渗流力学
渗流–溶解耦合模型
表面反应控制
扩散迁移控制
粗糙裂隙
原文传递
渗流-化学溶解耦合作用下岩石单裂隙渗透特性研究
被引量：
28
2
作者
速宝玉
张文捷
+3 位作者
盛金昌
许孝臣
詹美礼
刘继山
《岩土力学》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2010年第11期3361-3366,共6页
为揭示在渗流-化学溶解耦合作用下单裂隙渗透特性的变化规律,建立了描述二维渗流-化学溶解耦合作用的偏微分方程组,并利用COMSOL Multiphysics软件成功地求解该方程组。首先,模拟了文献[1]中的盐岩渗流-溶解耦合渗流试验结果,数值模拟...
为揭示在渗流-化学溶解耦合作用下单裂隙渗透特性的变化规律,建立了描述二维渗流-化学溶解耦合作用的偏微分方程组,并利用COMSOL Multiphysics软件成功地求解该方程组。首先,模拟了文献[1]中的盐岩渗流-溶解耦合渗流试验结果,数值模拟结果与试验结果较为吻合,验证了数学模型的正确性和有效性。然后,利用分形理论生成了一个粗糙的裂隙面数字模型,着重分析了二维石灰岩粗糙裂隙面在水流、矿物溶解和输运过程中其渗透特性的变化规律。数值分析显示,(1)溶质浓度对裂隙面的溶解具有非常重要的作用,从而水流进口端的溶解厚度比出口端大得多。(2)裂隙的整体渗透性在初始时刻增加较慢,随着裂隙开度的增大和贯通,溶解速度会逐渐增大,是一个加速的过程。
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关键词
岩石裂隙
渗流-化学溶解耦合过程
数值模拟
分形理论
下载PDF
职称材料
不同溶蚀速率对灰岩单裂隙渗流-溶解模型的影响
被引量：
3
3
作者
曹贯中
陈健健
霍吉祥
《人民长江》
北大核心
2019年第10期203-208,共6页
我国岩溶分布面积较广,为研究其裂隙发育变化常采用数值模拟手段,而不同溶蚀速率表达对模型计算结果影响较大。为比较不同机理下溶蚀速率方程的影响,考虑表面反应或扩散迁移的单一因素控制以及两者联合控制,并以灰岩平行板单裂隙为例,...
我国岩溶分布面积较广,为研究其裂隙发育变化常采用数值模拟手段,而不同溶蚀速率表达对模型计算结果影响较大。为比较不同机理下溶蚀速率方程的影响,考虑表面反应或扩散迁移的单一因素控制以及两者联合控制,并以灰岩平行板单裂隙为例,建立基于不同溶蚀速率的渗流-溶解耦合模型并进行求解。比较各模型结果可以看出:当反应速率仅考虑单一因素时,溶蚀深度相对较浅、溶蚀量较少,且通过裂隙的流量也较小,尤其是流量陡增的“临界点”更是远滞后于两因素联合控制的临界点。因此,长期溶蚀作用下基于不同溶蚀速率的模型结果差异较为显著,在实际应用时应根据研究部位和研究时段选择合适的溶蚀速率方程。
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关键词
渗流-溶解耦合模型
溶蚀速率
表面反应控制
扩散迁移控制
平行板裂隙
岩溶
下载PDF
职称材料
基于表面反应和扩散迁移控制的灰岩单裂隙渗流—溶解模型及其数值模拟
被引量：
2
4
作者
霍吉祥
宋汉周
管清晨
《四川大学学报（工程科学版）》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2014年第5期42-48,共7页
针对碳酸盐类可溶岩地区水电站坝址流场、化学场及固相介质属性等随时间发生改变对工程安全运行造成不利影响等问题,研究了灰岩地区地下水运移过程中各物理场间的相互作用,分析了影响灰岩溶解速率的2个因素,即表面反应控制和扩散迁移控...
针对碳酸盐类可溶岩地区水电站坝址流场、化学场及固相介质属性等随时间发生改变对工程安全运行造成不利影响等问题,研究了灰岩地区地下水运移过程中各物理场间的相互作用,分析了影响灰岩溶解速率的2个因素,即表面反应控制和扩散迁移控制。在此基础上,建立了单裂隙中的渗流—溶解耦合模型,并进行数值求解。模拟结果表明:在垂直裂隙延伸方向,其溶蚀锋面不为齐整平面,而是呈似"虫洞"状非均一变化,而沿裂隙延伸方向即自上游侧向下游方向溶蚀程度逐渐减轻;通过裂隙的流量呈现随时间逐渐增大的趋势,但变幅不大;根据流量求得的等效水力隙宽,其增幅和增长速率均小于实际平均隙宽;同时,化学场中Ca2+浓度的分布与裂隙开度变化具有相似性,不同时刻上游侧反应速率R均大于下游侧;就反应机制而言,初期均受表面反应控制,随反应进行,位于上游的补给区部位转为受扩散迁移控制,但在下游位置仍受表面反应控制。
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关键词
灰岩裂隙
渗流—溶解耦合模型
表面反应控制
扩散迁移控制
数值模拟
下载PDF
职称材料
题名
表面反应和扩散迁移联合控制的粗糙单裂隙渗流–溶解耦合模型
被引量：
5
1
作者
霍吉祥
宋汉周
杜京浓
管清晨
机构
河海大学地球科学与工程学院
出处
《岩石力学与工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2015年第5期1013-1021,共9页
基金
国家自然科学基金资助项目(41272265)
江苏省普通高校研究生科研创新计划资助项目(CX10B_218Z)
文摘
裂隙渗流–溶解耦合模型可用于刻画流场、化学场以及裂隙开度等的变化,而溶解速率的表达以及裂隙开度的初始分布对模拟结果皆有影响。在探讨表面反应和扩散迁移联合控制溶蚀机制的基础上,采用分形方法模拟粗糙裂隙,建立此类条件下的渗流–溶解耦合模型,并进行数值求解。结果表明:(1)裂隙开度、流速、Ca2+浓度等在空间上呈"虫洞"状非均匀分布,尤其是中后期形成相对集中的渗流通道;(2)通过裂隙的流量在某一"临界点"后出现激增,即流量在此时刻之前增长相对较缓,而之后明显增大;(3)裂隙各部位反应受控主因素具有时变性,初始时以表面反应控制为主,而后在上游处转为扩散迁移控制,并逐渐向下游延伸扩大。
关键词
渗流力学
渗流–溶解耦合模型
表面反应控制
扩散迁移控制
粗糙裂隙
Keywords
seepage
mechanics
coupled
fluid
flow
and
chemical
dissolution
surface
reaction
mass
transfer
rough
fracture
分类号
O357.3 [理学—流体力学]
原文传递
题名
渗流-化学溶解耦合作用下岩石单裂隙渗透特性研究
被引量：
28
2
作者
速宝玉
张文捷
盛金昌
许孝臣
詹美礼
刘继山
机构
河海大学水利水电工程学院
江西省水利厅
浙江广川工程咨询公司
西澳大利亚大学机械与化学工程系
出处
《岩土力学》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2010年第11期3361-3366,共6页
基金
国家自然科学基金项目(No50779012)
教育部留学回国人员科研启动基金(2008)
文摘
为揭示在渗流-化学溶解耦合作用下单裂隙渗透特性的变化规律,建立了描述二维渗流-化学溶解耦合作用的偏微分方程组,并利用COMSOL Multiphysics软件成功地求解该方程组。首先,模拟了文献[1]中的盐岩渗流-溶解耦合渗流试验结果,数值模拟结果与试验结果较为吻合,验证了数学模型的正确性和有效性。然后,利用分形理论生成了一个粗糙的裂隙面数字模型,着重分析了二维石灰岩粗糙裂隙面在水流、矿物溶解和输运过程中其渗透特性的变化规律。数值分析显示,(1)溶质浓度对裂隙面的溶解具有非常重要的作用,从而水流进口端的溶解厚度比出口端大得多。(2)裂隙的整体渗透性在初始时刻增加较慢,随着裂隙开度的增大和贯通,溶解速度会逐渐增大,是一个加速的过程。
关键词
岩石裂隙
渗流-化学溶解耦合过程
数值模拟
分形理论
Keywords
rock
fracture；
coupled
fluid
flow
and
chemical
dissolution
processes；
numerical
model；
fractal
theory；
分类号
TU452 [建筑科学—岩土工程]
下载PDF
职称材料
题名
不同溶蚀速率对灰岩单裂隙渗流-溶解模型的影响
被引量：
3
3
作者
曹贯中
陈健健
霍吉祥
机构
长江水利委员会水文局长江下游水文水资源勘测局
南京水利科学研究院水文水资源与水利工程科学国家重点实验室
出处
《人民长江》
北大核心
2019年第10期203-208,共6页
文摘
我国岩溶分布面积较广,为研究其裂隙发育变化常采用数值模拟手段,而不同溶蚀速率表达对模型计算结果影响较大。为比较不同机理下溶蚀速率方程的影响,考虑表面反应或扩散迁移的单一因素控制以及两者联合控制,并以灰岩平行板单裂隙为例,建立基于不同溶蚀速率的渗流-溶解耦合模型并进行求解。比较各模型结果可以看出:当反应速率仅考虑单一因素时,溶蚀深度相对较浅、溶蚀量较少,且通过裂隙的流量也较小,尤其是流量陡增的“临界点”更是远滞后于两因素联合控制的临界点。因此,长期溶蚀作用下基于不同溶蚀速率的模型结果差异较为显著,在实际应用时应根据研究部位和研究时段选择合适的溶蚀速率方程。
关键词
渗流-溶解耦合模型
溶蚀速率
表面反应控制
扩散迁移控制
平行板裂隙
岩溶
Keywords
model
of
coupled
fluid
flow
and
chemical
dissolution
dissolution
rate
surface
reaction
rate
kinetic
control
kinetic
mass
migration
control
parallel
plate
fracture
karst
分类号
TV131.61 [水利工程—水力学及河流动力学]
下载PDF
职称材料
题名
基于表面反应和扩散迁移控制的灰岩单裂隙渗流—溶解模型及其数值模拟
被引量：
2
4
作者
霍吉祥
宋汉周
管清晨
机构
河海大学地球科学与工程学院
出处
《四川大学学报（工程科学版）》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2014年第5期42-48,共7页
基金
国家自然科学基金资助项目(41272265)
江苏省普通高校研究生科研创新计划资助项目(CX10B_218Z)
文摘
针对碳酸盐类可溶岩地区水电站坝址流场、化学场及固相介质属性等随时间发生改变对工程安全运行造成不利影响等问题,研究了灰岩地区地下水运移过程中各物理场间的相互作用,分析了影响灰岩溶解速率的2个因素,即表面反应控制和扩散迁移控制。在此基础上,建立了单裂隙中的渗流—溶解耦合模型,并进行数值求解。模拟结果表明:在垂直裂隙延伸方向,其溶蚀锋面不为齐整平面,而是呈似"虫洞"状非均一变化,而沿裂隙延伸方向即自上游侧向下游方向溶蚀程度逐渐减轻;通过裂隙的流量呈现随时间逐渐增大的趋势,但变幅不大;根据流量求得的等效水力隙宽,其增幅和增长速率均小于实际平均隙宽;同时,化学场中Ca2+浓度的分布与裂隙开度变化具有相似性,不同时刻上游侧反应速率R均大于下游侧;就反应机制而言,初期均受表面反应控制,随反应进行,位于上游的补给区部位转为受扩散迁移控制,但在下游位置仍受表面反应控制。
关键词
灰岩裂隙
渗流—溶解耦合模型
表面反应控制
扩散迁移控制
数值模拟
Keywords
limestone
fracture
model
of
coupled
fluid
flow
and
chemical
dissolution
surface
reaction
rate
kinetic
control
kinetic
mass
transfer
control
numerical
simulation
分类号
TV223 [水利工程—水工结构工程]
下载PDF
职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
表面反应和扩散迁移联合控制的粗糙单裂隙渗流–溶解耦合模型
霍吉祥
宋汉周
杜京浓
管清晨
《岩石力学与工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2015
5
原文传递
2
渗流-化学溶解耦合作用下岩石单裂隙渗透特性研究
速宝玉
张文捷
盛金昌
许孝臣
詹美礼
刘继山
《岩土力学》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2010
28
下载PDF
职称材料
3
不同溶蚀速率对灰岩单裂隙渗流-溶解模型的影响
曹贯中
陈健健
霍吉祥
《人民长江》
北大核心
2019
3
下载PDF
职称材料
4
基于表面反应和扩散迁移控制的灰岩单裂隙渗流—溶解模型及其数值模拟
霍吉祥
宋汉周
管清晨
《四川大学学报（工程科学版）》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2014
2
下载PDF
职称材料
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