مدل سازی عددی اثر زبری بر رفتار جریان سیال در شکستگی طبیعی سنگ با استفاده از نرم افزار Fluent

در بسیاری از پروژه های مهندسی ژئومکانیک، شناخت رفتار هیدرولیکی شکستگی های سنگی به عنوان بخش تراوای توده سنگ ضروری است. پارامترهای هندسی شکستگی، نظیر زبری دیواره ها و بازشدگی شکستگی تاثیر چشم گیری در رفتار هیدرولیکی و مکانیکی آن دارد، در این مقاله این پارامترها به صورت عددی مورد مطالعه قرار گرفته اند. در تهیه مدل هندسی از اسکن سه بعدی دیواره های شکستگی سنگ طبیعی استفاده شده و با استفاده از نرم افزار Fluent و حل معادله های ناویر- استوکس در این مدل، جریان سیال در شکستگی سنگ شبیه سازی شده است. اعتبار مدل سازی عددی نیز با نتایج آزمایشگاهی کنترل شده که حاکی از صحت روش مدل سازی است. در ادامه برای محدوده وسیعی از نرخ جریان و زبری های متفاوت با استفاده از این مدل عددی، جریان سیال در شکستگی سنگی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج این مدلسازی نشان می دهد که رابطه ماکروسکوپی فورچمهیر به خوبی جریان غیرخطی سیال در شکستگی سنگی را توصیف می کند. مقادیر ضرایب خطی و غیرخطی معادله فورچمهیر برای هریک از مدل های هندسی برآورد شده است. افزون برآن نتایج بدست آمده نشان می دهد که با افزایش بازشدگی، مقادیر ضرایب خطی و غیرخطی کاهش می یابد.

Keywords:

جریان سیال , مدلسازی عددی , شکستگی سنگ , زبری شکستگی , معادله فورچمهیر