Numerical simulation method for the karst development of carbonate fracture networks with both laminar and turbulent flow
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摘要: 研究岩溶水系统的演化过程对许多资源与环境问题有着重要意义.岩溶地区水资源、油气资源的预测与开发、水土流失成因及防治等课题都与此密切相关.岩溶管道是地下水对裂隙的逐渐溶蚀扩展形成的,岩溶演化初期,所有裂隙宽度不大,流场整体成层流状态.随着溶蚀的进行,一部分裂隙优先扩大使其中的水流进入紊流状态,而另一部分裂隙中水流仍呈层流状态.文章提出一种数值方法,能够模拟层流-紊流共存流场的岩溶演化过程.利用蒙特卡洛(Monte-Carlo)方法模拟初始裂隙网络,通过非连续介质方法模拟裂隙网络中的渗流.裂隙扩展的速度通过岩石表面溶蚀速度经验公式计算,使用迭代方法求解层流-紊流共存条件下的水头非线性方程.构建了能够利用解析法求解的模型,把数值解和解析解的结果进行对比,验证了本研究的数值法及软件的可行性.
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