شماره راهنما :
1733 دكتري
پديد آورنده :
كريم زاده، ابراهيم
عنوان :
شبيه سازي جريال سيال عبوري از شبكه ي شكستگي هاي سنگي زبر با استفاده از روش عددي حجم محدود
گرايش تحصيلي :
مكانيك سنگ
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
نه، 136ص. : مصور، جدول، نمودار
استاد راهنما :
مسعود چراغي سيف آباد
استاد مشاور :
عليرضا باغبانان، احمدرضا پيشه ور
توصيفگر ها :
جريان سيال در سنگ , شكستگيهاي سنگي زبر , شكستگيهاي متقاطع , روش حجم محدود , شبكهي شكستگيهاي سنگي
استاد داور :
حميد هاشم الحسيني، محمود بهنيا، پرويز معارف وند
تاريخ ورود اطلاعات :
1400/03/04
رشته تحصيلي :
مهندسي معدن
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1400/03/05
چكيده فارسي :
چكيده در طبيعت عموما سنگها حاوي شكستگيهايي هستند كه نقش اصلي در انتقال سيال به عهده دارند و در اثر تقاطع اين شكستگيها با يكديگر شبكهاي از مسيرهاي جريان در سنگ شكل ميگيرد بنابراين دو المان تعيينكننده در بررسي رفتار جريان در اين شبكهي شكستگيها عبارت از جريان در شكستگيهاي تكي و همچنين اندركنش جريان در محل تقاطع اين شكستگيها ميباشند اين در حاليست كه ماهيت زبري سطوح شكستگيها در طبيعت موجب افزايش پيچيدگي رفتار جريان در اين دو المان شده است به منظور مدلسازي جريان با چنين پيچيدگيهايي بكارگيري معادالت ناوير استوكس امري اجتنابناپذير است در اين راستا دو كد محاسباتي بر مبناي روش حجم محدود FVM توسعه داده شده است كه در آنها از حل كامل معادالت ناوير استوكس براي مدلسازي جريان در شكستگيهاي تكي و شكستگيهاي متقاطع استفاده شده است در اين كدهاي محاسباتي از چيدمان مركز الماني براي متغيرها استفاده شده است و به منظور حفظ جفتشدگي موجود بين فشار و سرعت الگوريتم SIMPLE كه يك الگوريتم مبتني بر تكرار است بكار گرفته شده است نتايج شبيهسازي در شكستگي تكي نشان ميدهد كه مقادير نرخ جريان حاصل از شبيهسازي تطابق خوبي با نتايج آزمايشگاهي دارند همچنين پروفيلهاي موضعي سرعت وجود جريانهاي تاوهاي را تاييد ميكردند كه نشان ميدهد پيشبيني جريان با استفاده از معادالت حاصل از سادهسازي معادالت ناوير استوكس ممكن است از اعتبار كافي برخوردار نباشد به عالوه عمدهي جريان در چند مسير اصلي متمركز ميشوند كه اين مسئله مؤيد پديدهي اثر كانالي در شكستگيهاي سنگي زبر است اثرات زبري سطوح شكستگي بر جريان در شكستگيهاي متقاطع به دو گروه تقسيم شدند كه عبارت از تغييرات بازشدگي در شاخههاي متصل به تقاطع و ديگري تشكيل هندسهي پيچيده در محل تقاطع دو شكستگي بودند تغييرات بازشدگي گلوگاه شاخهها در محل تقاطع و موقعيت آنها نسبت به يكديگر به عنوان عوامل موثر بر پيچيدگي هندسهي محل تقاطع در نظر گرفته شدند اين موقعيت نسبي مربوط به گلوگاه شاخههاي يك شكستگي با يك ضريب انحراف توصيف شده است براي بررسي تاثير اين دو گروه از عوامل بر جريان سيال در شكستگيهاي متقاطع يك آناليز حساسيت صورت گرفت نتايج اين آناليز نشان داد با افزايش زبري سطوح شكستگيها جريان غيرخطي در سيستم شكستگيهاي متقاطع تقويت ميشود و در نتيجه هدايت هيدروليكي كاهش مييابد و همچنين كاهش دهانهي گلوگاه شاخههاي متصل به تقاطع اثرات قابلتوجهي بر رفتار غيرخطي جريان در شكستگيهاي متقاطع ميگذارد و مقاومت سيستم شكستگيها را در برابر عبور جريان افزايش ميدهد ميزان تغييرات نسبت نرخ جريان در شاخههاي خروجي براي مدلهايي با انحراف مثبت در مقايسه با حالت بدون انحراف بسيار اندك است و اين در حاليست كه تغييرات اين نسبت براي مدلهاي با انحراف منفي به گونهاي است كه با افزايش گراديان هيدروليكي ميزان اين نسبت دچار افزايش قابل توجهي ميشود و هرچه ميزان انحراف منفيتر باشد اين افزايش با شدت بيشتري اتفاق ميافتد همچنين بررسي اثرات مقياس بر جريان عبوري از ميان شكستگيهاي متقاطع نشان ميدهد كه در جريانهاي خطي اين اثرات قابل چشمپوشي است به منظور كميسازي اثرات عوامل نامبرده بر جريان در شكستگيهاي متقاطع مجموعهاي از شبيهسازيهاي عددي با استفاده از روش سطح پاسخ RSM طراحي شد كه در آن بازشدگي هيدروليكي شاخههاي متصل به تقاطع به عنوان پاسخهاي هدف در نظر گرفته شدند با طراحي اين مجموعه از شبيهسازيها بر اساس تغييرات هندسهي محل تقاطع و انجام يك تحليل رگرسيون چندمتغيره مدلهاي برازشي بدست آمد كه به خوبي ميتوانند اثرات هندسهي محل تقاطع و همچنين تغييرات نسبت بازشدگي بين شاخههاي متصل به تقاطع را منعكس كنند اين مدلهاي برازش كه به عنوان معادالت اصالحي نامگذاري شدهاند هدايت هيدروليكي معادل مربوط به شاخههاي متصل به تقاطع و همچنين كل سيستم دو شكستگي متقاطع را با توجه به هندسههاي مختلف تقاطع پيشبيني ميكنند نتايج نشان ميدهد كه معادالت اصالحي تطابق خوبي با شبيهسازي جريان با استفاده از حل معادالت ناوير استوكس دارند كه اين موضوع نشان ميدهد كه بكارگيري اين معادالت در حل جريان در شبكهي شكستگيها ميتواند توازن مناسبي ميان دقت مدلسازي و ميزان بار محاسباتي برقرار كند همچنين نتايج شبيهسازي در شكستگيهاي متقاطع نشان داد كه عدم اعمال مناسب اثرات هندسهي محل تقاطع در بررسي جريان سيال در شكستگيهاي متقاطع شناخت نادرستي از رفتار هيدروليكي تودههاي سنگي را در پي خواهد داشت كليدواژهها جريان سيال در سنگ شكستگيهاي سنگي زبر شكستگيهاي متقاطع روش حجم محدود شبكهي شكستگيهاي سنگي
چكيده انگليسي :
124 27 Chen Y F Zhou J Q Hu S H Hu R and Zhou C B 2015 Evaluation of Forchheimer equation coefficients for non Darcy flow in deformable rough walled fractures Journal of Hydrology 529 pp 993 1006 28 Koyama T Neretnieks I and Jing L 2008 A numerical study on differences in using Navier Stokes and Reynolds equations for modeling the fluid flow and particle transport in single rock fractures with shear International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences 45 7 pp 1082 1101 29 Zimmerman R W Al Yaarubi A Pain C C and Grattoni C A 2004 Non linear regimes of fluid flow in rock fractures International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences 41 pp 163 169 30 Li B Liu R and Jiang Y 2016 Influences of hydraulic gradient surface roughness intersecting angle and scale effect on nonlinear flow behavior at single fracture intersections Journal of Hydrology 538 pp 440 453 31 Hinkelmann R 2006 Efficient numerical methods and information processing techniques for modeling hydro and environmental systems Vol 21 Springer Science Business Media 32 Bai M Ma Q and Roegiers J C 1994 A nonlinear dual porosity model Applied mathematical modelling 18 11 pp 602 610 33 Braester C and Zeitoun D G 1993 Pressure transient response of stochastically heterogeneous fractured reservoirs Transport in porous media 11 3 pp 263 280 34 Jing L and Stephansson O 2007 Fundamentals of discrete element methods for rock engineering theory and applications theory and applications Vol 85 Elsevier 35 Snow D T 1969 Anisotropie permeability of fractured media Water Resources Research 5 6 pp 1273 1289 36 Priest S D and Hudson J A 1976 Discontinuity spacings in rock In International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences Geomechanics Abstracts Vol 13 No 5 pp 135 148 Pergamon 37 Dershowitz W S and Einstein H H 1988 Characterizing rock joint geometry with joint system models Rock Mechanics and Rock Engineering 21 1 pp 21 51 38 Baecher G B Lanney N A and Einstein H H 1977 January Statistical description of rock properties and sampling In The 18th US Symposium on Rock Mechanics USRMS American Rock Mechanics Association 39 Long J Gilmour P and Witherspoon P A 1985 A Model for Steady Fluid Flow in Random Three Dimensional Networks of Disc Shaped Fractures Water Resources Research 21 8 pp 1105 1115 40 Andersson J and Dverstorp B 1987 Conditional simulations of fluid flow in three dimensional networks of discrete fractures Water Resources Research 23 10 pp 1876 1886
استاد راهنما :
مسعود چراغي سيف آباد
استاد مشاور :
عليرضا باغبانان، احمدرضا پيشه ور
استاد داور :
حميد هاشم الحسيني، محمود بهنيا، پرويز معارف وند
