溶質(zhì)運(yùn)移中多孔介質(zhì)彌散度影響因素的SPH模擬研究
摘要：借助光滑粒子流體動力學(xué)(SPH)方法,本文從流體質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動和溶質(zhì)擴(kuò)散的物理本質(zhì)出發(fā),設(shè)計并進(jìn)行孔隙尺度下多孔介質(zhì)中溶質(zhì)運(yùn)移的仿真實(shí)驗(yàn),進(jìn)而分析多孔介質(zhì)彌散度影響因素,并討論彌散度與多孔介質(zhì)結(jié)構(gòu)參數(shù)的關(guān)系。通過離散化N-S方程和Fick擴(kuò)散方程,建立描述孔隙水流動的SPH水動力模型和描述溶質(zhì)分子擴(kuò)散的擴(kuò)散模型,求解出在低Pe數(shù)下對流擴(kuò)散方程的一維定解問題,檢驗(yàn)了模型的準(zhǔn)確性。在高Pe數(shù)流場中,進(jìn)行了恒定流速的黏性流體穿透多孔介質(zhì)薄層的仿真實(shí)驗(yàn),計算結(jié)果可準(zhǔn)確模擬出過水?dāng)嗝嫔细髁黧w質(zhì)點(diǎn)的流速差異、流體質(zhì)點(diǎn)在多孔介質(zhì)中的彌散過程以及流體質(zhì)點(diǎn)的迂曲繞流過程;通過建立三段理想化的孔隙通道模型,發(fā)現(xiàn)在迂曲路徑相同時,速度差對機(jī)械彌散度仍有顯著影響。最后,為探究彌散度與多孔介質(zhì)結(jié)構(gòu)參數(shù)的關(guān)系,生成了多組隨機(jī)粒徑的二維多孔介質(zhì)進(jìn)行溶質(zhì)穿透仿真實(shí)驗(yàn)。計算結(jié)果表明,彌散度與流速變異系數(shù)、迂曲度、迂曲路徑差以及不均勻系數(shù)大致呈正相關(guān),與孔隙率呈負(fù)相關(guān)。
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水利學(xué)報雜志， 月刊，本刊重視學(xué)術(shù)導(dǎo)向，堅持科學(xué)性、學(xué)術(shù)性、先進(jìn)性、創(chuàng)新性，刊載內(nèi)容涉及的欄目：水文及水資源、防洪減災(zāi)、灌溉排水、水力學(xué)、泥沙、河港水運(yùn)、巖土工程、水工結(jié)構(gòu)及材料、水利水電施工及監(jiān)理、水力機(jī)電、水利經(jīng)濟(jì)、水環(huán)境、水利史研究等。于1956年經(jīng)新聞總署批準(zhǔn)的正規(guī)刊物。
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