本文關(guān)鍵詞：鹽巖靜—?jiǎng)尤苋芪g特性與水溶建腔流體輸運(yùn)機(jī)理研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：由于國(guó)家能源安全和戰(zhàn)略儲(chǔ)備的需求,以及越來(lái)越大的核廢料儲(chǔ)存需要,近年來(lái)針對(duì)鹽巖的基礎(chǔ)研究已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)巖土工程學(xué)科的研究熱點(diǎn)之一。本文基于國(guó)家973計(jì)劃項(xiàng)目“油氣儲(chǔ)庫(kù)群建腔期災(zāi)變誘發(fā)機(jī)理”等科研課題,在已有研究成果的基礎(chǔ)上,采用理論推導(dǎo)、室內(nèi)試驗(yàn)和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法,對(duì)鹽巖溶蝕特性(包括不同影響因素下的靜水溶解模型;不同流量下的動(dòng)水溶蝕模型;考慮重力作用下的動(dòng)水溶蝕模型)及鹽巖水溶建腔流體輸運(yùn)數(shù)值計(jì)算方法以及數(shù)值計(jì)算方面進(jìn)行了較為系統(tǒng)和深入的研究。論文主要研究工作和成果如下:①通過(guò)計(jì)算鹽溶邊界層濃度的分布,建立了鹽巖靜水溶解模型的常微分方程;在此基礎(chǔ)上,推導(dǎo)建立了不同溶解面積、溶液濃度、溶液溫度三種條件下的鹽巖靜水溶解模型,并求解出相應(yīng)的解析解,用解析解擬合了他人的鹽巖溶解試驗(yàn)數(shù)據(jù),運(yùn)用解析解從理論的角度解釋和探討了溶解試驗(yàn)獲得的相關(guān)成果。②利用自行設(shè)計(jì)研制的鹽巖動(dòng)水溶蝕試驗(yàn)裝置對(duì)不同流量下的鹽巖動(dòng)水溶蝕過(guò)程進(jìn)行了試驗(yàn)研究,獲得了鹽巖在不同流量下、不同溶解時(shí)間下的動(dòng)水溶解試驗(yàn)特性及變化規(guī)律;利用自行設(shè)計(jì)研制的鹽巖動(dòng)水溶解試驗(yàn)裝置對(duì)重力作用下不同流量下的鹽巖動(dòng)水溶蝕過(guò)程進(jìn)行了試驗(yàn)研究,獲得了重力作用下鹽巖在不同流量下、不同溶解時(shí)間下的動(dòng)水溶蝕特性及變化規(guī)律。③根據(jù)鹽巖的溶蝕特點(diǎn),對(duì)鹽巖動(dòng)水過(guò)程進(jìn)行了一定地簡(jiǎn)化和假設(shè);在此基礎(chǔ)上,考慮鹽巖溶解和滲透的耦合因素,建立了鹽巖動(dòng)水溶蝕模型。運(yùn)用有限差分法數(shù)值求解鹽巖動(dòng)水溶蝕模型的數(shù)值解,運(yùn)用粒子群算法(PSO)對(duì)所建立的模型進(jìn)行了參數(shù)反演,計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果比較吻合,表明本文所建立的鹽巖動(dòng)水溶蝕模型可以比較好地描述鹽巖動(dòng)水狀態(tài)下的溶蝕機(jī)制。④根據(jù)鹽巖的溶蝕特點(diǎn),對(duì)考慮重力作用下的鹽巖動(dòng)水溶蝕機(jī)理進(jìn)行了相應(yīng)的簡(jiǎn)化和假設(shè);在前文研究的工作基礎(chǔ)上,分析了不同參數(shù)對(duì)溶解模型的影響,提出了參數(shù)D/δ與流速呈線性關(guān)系的假設(shè),建立了重力作用下鹽巖動(dòng)水溶蝕模型。運(yùn)用有限差分法數(shù)值求解鹽巖動(dòng)水溶蝕模型的數(shù)值解,并對(duì)本文所建立的模型進(jìn)行了參數(shù)反演,計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果基本吻合。⑤對(duì)鹽巖水溶建腔過(guò)程中流體輸運(yùn)和溶蝕過(guò)程的數(shù)學(xué)模型和數(shù)值計(jì)算方法進(jìn)行了研究。通過(guò)指數(shù)變換的方法建立了二維對(duì)流擴(kuò)散方程的差分格式,運(yùn)用交錯(cuò)網(wǎng)格和SIMPLE算法以及三階迎風(fēng)型離散格式建立了二維不可壓縮Navier-stokes方程的離散格式;運(yùn)用本文計(jì)算格式進(jìn)行數(shù)值試驗(yàn)計(jì)算二維對(duì)流擴(kuò)散方程和方腔驅(qū)動(dòng)流問(wèn)題,計(jì)算結(jié)果與他人的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了比較,結(jié)果非常接近,表明了本文數(shù)值解法的可靠性。⑥通過(guò)建立水溶建腔流體輸運(yùn)數(shù)學(xué)模型,對(duì)水溶建腔流體輸運(yùn)過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬研究,深入探討和研究數(shù)值模擬的影響因素,并結(jié)合室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果,對(duì)鹽巖靜水、動(dòng)水兩種情況進(jìn)行了模擬研究,模擬的結(jié)果印證了本文靜水模型的解析解和動(dòng)水試驗(yàn)的結(jié)果。
【關(guān)鍵詞】：鹽巖 靜水溶解模型 動(dòng)水溶蝕試驗(yàn) 溶蝕機(jī)理 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TU45
【目錄】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-10
• 1 緒論10-26
• 1.1 研究目的和意義10-11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-22
• 1.2.1 鹽巖的溶解試驗(yàn)研究現(xiàn)狀11-15
• 1.2.2 鹽巖水溶開(kāi)采流體輸運(yùn)和溶蝕機(jī)理研究現(xiàn)狀15-17
• 1.2.3 鹽巖水溶開(kāi)采工藝研究現(xiàn)狀17-19
• 1.2.4 鹽巖溶腔研究現(xiàn)狀19-22
• 1.3 主要研究?jī)?nèi)容22-23
• 1.4 研究方法和技術(shù)路線23-26
• 2 鹽巖靜水溶蝕機(jī)理及溶解模型研究26-38
• 2.1 引言26
• 2.2 鹽巖的溶蝕機(jī)理26-29
• 2.2.1 溶液中的擴(kuò)散作用27
• 2.2.2 溶蝕邊界層27-29
• 2.3 鹽巖靜水溶解模型29-30
• 2.4 不同影響因素下的靜水溶解模型30-37
• 2.4.1 溶解面積30-32
• 2.4.2 溶液濃度32-33
• 2.4.3 溶液溫度33-37
• 2.5 本章小結(jié)37-38
• 3 不同流量條件下鹽巖動(dòng)水溶蝕特性及動(dòng)水溶蝕模型研究38-60
• 3.1 引言38
• 3.2 不同流量條件下鹽巖動(dòng)水溶蝕特性的試驗(yàn)研究38-45
• 3.2.1 試驗(yàn)?zāi)康?/span>38
• 3.2.2 試驗(yàn)過(guò)程38-41
• 3.2.3 試驗(yàn)結(jié)果41-45
• 3.3 不同流量條件下鹽巖動(dòng)水溶蝕模型45-47
• 3.4 不同流量條件下鹽巖動(dòng)水溶蝕模型的數(shù)值計(jì)算方法及結(jié)果分析47-57
• 3.4.1 數(shù)值計(jì)算方法47-51
• 3.4.2 參數(shù)反演51-57
• 3.5 本章小結(jié)57-60
• 4 考慮重力作用的鹽巖動(dòng)水溶蝕特性及溶蝕模型研究60-78
• 4.1 引言60
• 4.2 重力作用下鹽巖動(dòng)水溶蝕特性的試驗(yàn)研究60-66
• 4.2.1 試驗(yàn)?zāi)康?/span>60
• 4.2.2 試驗(yàn)方法60-62
• 4.2.3 試驗(yàn)結(jié)果62-66
• 4.3 試驗(yàn)結(jié)果分析66-70
• 4.4 重力作用下鹽巖的動(dòng)水溶蝕模型70-77
• 4.4.1 討論70-71
• 4.4.2 模型的建立71-72
• 4.4.3 模型的數(shù)值計(jì)算方法72-74
• 4.4.4 參數(shù)反演74-77
• 4.5 本章小結(jié)77-78
• 5 鹽巖水溶建腔流體輸運(yùn)的數(shù)值解法78-114
• 5.1 引言78
• 5.2 鹽巖流體輸運(yùn)的數(shù)學(xué)模型78-79
• 5.2.1 流體運(yùn)輸方程78-79
• 5.2.2 溶蝕過(guò)程邊界形態(tài)方程79
• 5.2.3 輔助方程79
• 5.2.4 方程定解條件79
• 5.3 鹽巖流體輸運(yùn)模型的計(jì)算方法79-108
• 5.3.1 二維對(duì)流擴(kuò)散方程的差分格式79-86
• 5.3.2 不可壓縮Navier-Stokes方程的差分格式86-108
• 5.4 數(shù)值試驗(yàn)108-112
• 5.4.1 二維對(duì)流擴(kuò)散方程的數(shù)值試驗(yàn)108-110
• 5.4.2 不可壓縮Navier-Stokes方程的數(shù)值試驗(yàn)110-112
• 5.5 本章小結(jié)112-114
• 6 鹽巖水溶建腔流體輸運(yùn)的數(shù)值模擬114-134
• 6.1 引言114
• 6.2 鹽巖水溶建腔流體輸運(yùn)的求解步驟114-116
• 6.2.1 數(shù)值模型的建立114-116
• 6.2.2 進(jìn)出水.邊界條件的確定116
• 6.3 鹽巖水溶建腔流體輸運(yùn)數(shù)值模擬的影響因素116-130
• 6.3.1 溶液密度116-117
• 6.3.2 時(shí)間步長(zhǎng)117-123
• 6.3.3 網(wǎng)格尺寸123-127
• 6.3.4 擴(kuò)散系數(shù)127-130
• 6.4 鹽巖靜-動(dòng)溶流體輸運(yùn)的數(shù)值模擬130-133
• 6.4.1 靜溶的數(shù)值計(jì)算結(jié)果130-131
• 6.4.2 動(dòng)溶的數(shù)值計(jì)算結(jié)果131-133
• 6.5 本章小結(jié)133-134
• 7 結(jié)論與展望134-138
• 7.1 主要結(jié)論134-136
• 7.2 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)136
• 7.3 對(duì)后續(xù)研究工作的展望136-138
• 致謝138-140
• 參考文獻(xiàn)140-150
• 附錄150-155
• A. 作者在攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文目錄150-151
• B. 作者在攻讀博士學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目151
• C. 作者在攻讀博士學(xué)位期間獲獎(jiǎng)情況151
• D. 第三章數(shù)值計(jì)算源程序151-155

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