پديد آورنده :
حسيني خوراسگاني، امير
عنوان :
مدلسازي عددي جريان سيال در درزه سنگ ها با مقياس بزرگ در شرايط تنش هاي نرمال مختلف
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
مكانيك سنگ
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
نه ، 68ص. : مصور (رنگي)، جدول، نمودار
استاد راهنما :
عليرضا باغبانان
توصيفگر ها :
جريان سيال , ناهمسانگردي , مدلسازي عددي , درزه سنگ , مقياس بزرگ , تنش نرمال
استاد داور :
لهراسب فرامرزي، سعيد مهدوي
تاريخ ورود اطلاعات :
1401/02/05
رشته تحصيلي :
مهندسي معدن
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1401/02/06
چكيده فارسي :
تحقيقات انجام گرفته بر جريان سيال و فرآيندهاي انتقال در شكستگي در درزه سنگ¬ها شامل دو موضوع اساسي است: اعتبار معادله رينولدز براي جريان سيال (همانطور كه اغلب فرض مي شود) و اثرات جابه¬جايي برشي بر روي اندازه و ناهمسانگردي جريان سيال در موضوع مورد بحث، دليل وجود نگراني ها اين است كه تأثير زبري سطح شكستگي درزه سنگ ها با مقياس بزرگ هنوز يك مسئله چالش برانگيز است. نتايج مطالعات انجام شده نشان مي دهد كه ناهمسانگردي نقش مهمي در تحولات ميدان هاي سرعت سيال دارد. هدف اين مطالعه حل اين مشكل از طريق مدلسازي با استفاده از روش المان محدود، كه كد آن در محيط نرم¬افزار متلب توسعه داده شده است مي¬باشد. در اين مطالعه سنگ گرانيتي در مقياس بزرگ مورد بررسي واقع شده است. براي ساخت هندسه در اين مدلسازي از تكنيك فوتوگرامتري استفاده شده و ساخت آن به وسيله نرم افزار هاي مخصوص كه مدل را در مقياس 1 ميليمتر در 1 ميليمتر توليد كرده¬اند استفاده شده است. به منظور بررسي تاثير ناهمسانگردي در سنگ، مدلسازي عددي در دو جهت مختلف انجام گرفته است. مقايسه نتايج در دو حالت عددي و آزمايشگاهي نشان دهنده آن است كه مدل عددي به طور متوسط در دبي سيال نزديك به 75 درصد تطابق دارد كه اين ميزان در بازشدگي هيدروليكي برابر با 88 درصد است. نتايج نشان مي¬دهد كه ناهمسانگردي چه در حالت آزمايشگاهي و چه در حالت عددي نقش موثري در مطالعات داشته است، درصد تفاوت در ناهمسانگردي براي دبي عبوري سيال در بخش آزمايشگاهي برابر با 7 درصد و دربخش عددي برابر با 20 درصد است، اين مقدار براي پارامتر بازشدگي هيدروليكي در بخش عددي و آزمايشگاهي نزديك به 5 درصد است. همچنين به عنوان پارامتري موثر بر دبي سيال مدل در چهار تنش و در هر تنش 10 گراديان فشار متفاوت بارگذاري شده كه در نهايت نشان داده شده كه رابطه بين دبي سيال و گراديان فشار در اين مدل تطابق بهتري با معادله فورچمير دارد. همچنين اثر مقياس در مدلسازي عددي مورد بررسي واقع شده است، كه با توجه به ابعاد 25 سانتي متري در 25 سانتي متري مدل به نظر مي¬رسد براي صرفه نظر از مقياس نياز به ابعاد بزرگتري براي رسيدن به دبي عبوري پايدار هستيم.
چكيده انگليسي :
Research on fluid flow and tracer transport in fractures in rock joints includes two main issues: The validity of the Reynolds equation for fluid flow (as is often assumed) and the effects of shear displacement on the size and anisotropy of fluid flow of the subject matter. The reason for these concerns is that the impact of large-scale gross fracture surface roughness is still a challenging issue. The results of studies show that anisotropy plays an important role in the evolution of fluid velocity fields. The purpose of this study is to resolve this issue through modeling using finite element method, the programming code of which is developed in MATLAB software environment. In this study, a granite stone sample in large-scale has been investigated. Photogrammetry technique has been used to construct the geometry in this modeling which is done, using special software that produced the model on a scale of 1 mm by 1 mm. In order to investigate the effect of anisotropy in rock, numerical modeling has been performed in two different directions. Comparison of the results in both numerical and laboratory modes shows that the numerical model corresponds to an average of about 75% in fluid flow, which is equal to 88% in hydraulic opening. The results show that anisotropy in both laboratory and numerical modes has played an effective role in the studies. The percentage difference in anisotropy for fluid flow rate in the laboratory section is 7% and in the numerical section is 20%. The hydraulic opening parameter in the numerical and laboratory modes is close to 5%. Furthermore, as an effective parameter on fluid flow, the model was loaded under four stresses each having 10 different pressure gradients, which finally showcased that the relationship between fluid flow and pressure gradient in this model has a better accordance with the Forchheimer equation. The effect of scale has also been investigated in numerical modeling, which considering the dimensions of 25 cm by 25 cm of the model, it seems that in order to ignore the scale, we need larger dimensions to achieve a stable flow rate.
استاد راهنما :
عليرضا باغبانان
استاد داور :
لهراسب فرامرزي، سعيد مهدوي
