為研究裂隙多孔介質中的對流擴散現(xiàn)象,采用光滑粒子流體動力學(SPH)方法從孔隙尺度下模擬了裂隙中孔隙水的流動過程,仿真實現(xiàn)了考慮裂隙時溶質穿透多孔介質的真實運移過程,并提出一種簡化處理的兩流區(qū)模型對穿透過程加以描述.計算中首先采用SPH方法求解納維斯托克斯方程,建立能考慮復雜多孔顆粒邊界的二維流場模型,并基于此模型進行了溶質穿透三種不同裂隙寬度的多孔介質的仿真實驗.隨著介質中裂隙寬度增大,裂隙區(qū)域流速與基質區(qū)域流速差增大,穿透曲線中早期穿透和拖尾現(xiàn)象越明顯;采用兩流區(qū)模型能夠描述這一現(xiàn)象,但一般化的模型難以得到精確解,因此提出一種簡化處理辦法,并給出了該簡化模型的解析解.結果表明,該簡化模型能夠很好地描述裂隙多孔介質中溶質的運移規(guī)律,并可反演得到裂隙流中對流擴散的相關參數(shù).

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圖2裂隙多孔介質水平流速分布Fig．2Horizontalvelocityofthefracturedporousmedia0%%%%%%0.1%%%%0.2%%%%%0.30ux/(m·s-1-0.07%-0.01%0.05%0.10%%0.16%%0.21%%0.27)

體粒子周期邊界基質固體粒子速度控制區(qū)域流入圖1裂隙多孔介質流場物理模型Fig．1Physicalmodelofthefracturedporousmediaflowfield計算參數(shù)設定為:注入速度u=0．04m/s，初始粒子間距Δx=0．0002m，多孔介質區(qū)域為正方形，長度為....

圖4穿透曲線及其擬合曲線Fig．4Penetrationcurvesandthecorrespondingfittingcurves0%%%%%%%%%%%%0.5%%%%%%%%1.0%%%%%%%%1.5%%%%%%%2.0%%%%%%%%2.5%%%%%%%%3.0pv

3．2穿透曲線圖4反映了多孔介質A、B、C在L位置處出流液的無量綱濃度隨時間的演化過程(穿透曲線)．可見在含裂隙的多孔介質中，注入溶質后不久穿透曲線即會出現(xiàn)陡增段，且裂隙寬度越大，陡增段越長，早期穿透略有提前，后期穿透則更為平緩．相應的物理過程為:大量溶質隨著優(yōu)勢流快速穿透多孔介....

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