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可压缩流体饱和孔隙介质中孔隙压力波传播数值分析
  • ISSN号:1000-7598
  • 期刊名称:《岩土力学》
  • 时间:0
  • 分类:X511[环境科学与工程—环境工程]
  • 作者机构:[1] 日本地球环境产业技术研究所,日本 京都 619-0292, [2] 中国科学院武汉岩土力学研究所 岩土力学与工程国家重点实验室,武汉430071, [3] 中国科学院地质与地球物理研究所,北京100029
  • 相关基金:自然科学基金面上项目(No.41274111);自然科学基金科学部主任基金(No.41340027):中央级国家公益性行业专项(No.ZDL201321).
中文摘要:

首次将高精度时空守恒元/解元方法推广到可压缩流体饱和孔隙介质中孔隙压力波传播的数值计算中。将孔隙度梯度从源(汇)项中分离,直接引入流通量,改进了理论模型。通过对孔隙介质激波问题的数值模拟,验证了方法的精度和有效性。在此基础上,提出了孔隙介质中二维黎曼问题,并揭示了孔隙压力波存在接触间断、激波、膨胀波、压缩波等复杂的结构特征。该成果对二氧化碳地质封存、二氧化碳提高石油采收率、页岩气压裂开采以及地震破裂过程的研究具有重要的理论与应用意义。

英文摘要:

The governing equations of the propagation of shock waves in compressible fluid saturated deformable porous media are improved by the way the porosity gradient terms are treated in the flow flux vector. An updated space-time conservation element and solution element (CE/SE) method, which is a new approach in computational fluid dynamics (CFD), is presented to depict global and local flux conservation in space-time domain. The physical model and the CE/SE method are both validated with the experimental study based on the head-on collision of a planar shock wave through a rigid porous material;and then good agreements are found to be evident. After that, the two-dimensional Riemann problem in the porous media is established. It is found that the wave structures of the pore pressure consist of shock waves, compaction waves, expansion waves and the contact discontinuity. To our best knowledge, this is the first time that pore pressure waves have been successfully simulated with the CE/SE method inside a multiphase deformable porous medium. The findings are potentially applicable to CO2 geological storage, CO2 enhanced oil recovery, shale gas exploration and earthquake rupture processes.

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期刊信息
  • 《岩土力学》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国科学院武汉岩土力学研究所
  • 主编:孔令伟
  • 地址:武汉市武昌小洪山中国科学院武汉岩土力学研究所
  • 邮编:430071
  • 邮箱:ytlx@whrsm.ac.cn
  • 电话:027-87198484 87199252
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-7598
  • 国内统一刊号:ISSN:42-1199/O3
  • 邮发代号:38-383
  • 获奖情况:
  • 全国中文核心期刊,美国《工程索引》EI收录期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:56873