项目名称: 破碎岩体中非达西渗流细观机理的分形研究

项目编号: No.51204069

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2013

项目学科: 冶金与矿业学科

项目作者: 吴金随

作者单位: 华北科技学院

项目金额: 25万元

中文摘要: 根据破碎岩体孔隙率大、渗透性强、满足分形分布的特点, 本课题将非线性数学中的分形几何理论和技术与多孔介质流体动力学相结合,拟建立一套完整的描述破碎岩体非达西渗透特性的分形数学模型。针对堆积(松散、承压)破碎岩体和原位破碎岩体,分别提出了毛细管和平板隙缝流与孔喉相结合的新研究方法,揭示多孔介质微观结构对非达西因子的影响机理和关键技术方案。拟建立非达西因子和孔隙度,颗粒的大小、形状,孔喉比,负载情况,以及裂缝结构参数等的函数关系,量化各种因素对非达西渗流的影响,得到非达西因子的解析表达式。分形模型预测值将与实验结果,传统模型,以及数值模拟结果对比,验证模型的有效性。本项目的开展有助于进一步深刻理解和认识孔隙率大、渗透率高的多孔介质的输运规律,弥补现有理论中对高速渗流研究的不足,解决采矿工程、石油工程、地下水工程和工程地质等领域的高渗问题,拓展非线性渗流的实际应用领域。

中文关键词: 破碎岩体;非达西渗流;孔喉模型;绕流阻力;分形

英文摘要: According to the high porosity, high permeability, and fractal distribution characteristics of broken rock, this project will combine the fractal geometry theory and technology in nonlinear mathematics with the dynamics of fluids in porous media, and establish a fractal mathematical model for Non-Darcy seepage characteristics of the broken rock. For loose and load broken rock ,original location fractured rock mass, this project respectively puts forward new research methods which is combined capillary and panel gap flow with pore throat, the affecting mechanism and key technical scheme of non-Darcy factor are revealed. The non-Darcy factor is expected to a function of fractal dimension, porosity, particle size, shape, pore throat ratio, load conditions, cracks structure parameters and so on. The effect of various factors on the non-Darcy flow is quantified. The analytic expression of the non-Darcy factor is got. The fractal results will compared with the experimental data, the traditional model, and the numerical simulation,to verify the validity of the model. This project will help us to understand the transport law of porous media which has high porosity and high permeability, to make up the existing research theory of high speed flow,to solve the hypertonic problem of mining, petroleum, groundwater and geolog

英文关键词: broken rock;non-Darcy seepage;pore-throat model;drag force;fractal

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