基于格子Boltzmann方法的岩体单裂隙面渗流特性研究

摘要：

为了研究层流状态下粗糙单裂隙面的渗流特性,基于格子Boltzmann方法,建立了压力作用下单裂隙面渗流的数值模型.采用D2Q9模型模拟离散速度分布方向,在宏观尺度上,上、下边界设置为不透水边界(ux=uy =0),左、右边界为压力边界(左侧压力Pin大于右侧压力Pout);在微观尺度上,左、右边界及光滑裂隙表面采用非平衡态外推格式,粗糙裂隙表面采用标准反弹格式.编制了相应的计算程序,验证了光滑平板裂隙流的立方定律.采用分段随机裂隙长及裂隙宽的方法生成了粗糙裂隙面,并基于格子Boltzmann方法研究了不同粗糙裂隙面方案的渗流特性.研究结果表明:对于粗糙裂隙面,渗流特征极大程度取决于裂隙表面形貌,随着相对粗糙度的增加,裂隙渗流规律明显偏离立方定律.为此,考虑裂隙面相对粗糙度的影响,根据不同裂隙粗糙面方案的数值计算结果,提出了层流状态下粗糙裂隙面渗流的立方定律修正公式,为系统研究复杂粗糙裂隙的水力特性奠定了一定的基础.

关键词：格子Boltzmann方法、单裂隙面、渗流特性、数值模拟

所属期刊栏目：38

分类号：O357.3(流体力学)

资助基金：国家自然科学基金资助51408284,51508253,U1502231;云南省应用基础研究计划项目No.2016FB077.This work was supported by the National Natural Science Foundation of China51408284,51508253,U1502231;the Yunnan Applied Basic Research Project2016FB077

在线出版日期：2017-05-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：1203-1210