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北京科技大学:水力-机械耦合作用下孔隙-裂缝介质中非达西流动系数的负值

论论资讯 | 2023-03-01 1热度

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A Negative Value of the Non-Darcy Flow Coefficient in Pore-Fracture Media under Hydro-Mechanical Coupling

Zhang Y.; Shang Q.; Zhang D.; Pan J.; Xi X.; Wang P.; Cai M.

Published:2023-03-01
DOI:10.3390/min13030373

研究背景

在当今社会,水资源的保护和利用已成为全球关注的热点话题。然而,在水资源利用中,非达西流动现象一直是一个难题。虽然Forchheimer方程被广泛用于非达西流动的研究,但Forchheimer方程中的非达西流系数β通常被认为是正的,而负值的研究却很少。

研究内容

在这项研究中,研究人员对不同约束压力、水压力和角度下的单一、T形和Y形裂缝的砂岩样本进行渗透性测试,以分析孔隙-裂隙介质中水流的非线性渗透行为和Forchheimer系数的特征。同时,通过数值模拟研究了样品内部流体的流动轨迹。结果表明,在孔隙-裂隙介质的渗透试验中,β是负值。单一裂隙砂岩样品的角度对孔隙-裂隙介质的渗透特性影响更大,而T形和Y形裂缝砂岩样品的角度影响相对较小。β与固有渗透率k之间的关系遵循幂函数,比较了三种裂缝的渗透特性差异。使用归一化水力导率方法评估了达西定律的适用性。最后,解释了砂岩样品中负值β的非线性渗透行为的主要原因。

研究意义

这项研究的创新点在于发现了负值的非达西流系数β,这对于非达西流动的研究具有重要的理论和实践意义。此外,研究结果还可以为水资源的保护和利用提供新的思路和方法。

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