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周佳庆, 王礼春, 李长冬 等, 工程学院. Journal of Hydrology (2020), Effect of fluid slippage on eddy growth and non-Darcian flow in rock fractures

20202月,水文地质学期刊《Journal of Hydrology》刊发了我校工程学院周佳庆副教授团队题为《Effect of fluid slippage on eddy growth and non-Darcian flow in rock fractures》的学术成果。该文采用高精度数值模拟方法和水流涡旋区自动检测技术,研究了岩石裂隙壁面流体滑移对裂隙岩体宏细观渗流特性的影响。

岩石裂隙渗流研究通常假定裂隙壁面为无滑移边界条件,即裂隙壁面处速度为零。这一假定基于岩石壁面的亲水性,被成功应用于裂隙岩体渗流计算分析。然而,在某些复杂的地球物理过程中,如油气开采中的多相渗流、地下水污染中的非水相流体运移、二氧化碳地质封存中的超临界CO2流动等,岩石裂隙壁面性质会逐渐向疏水性转变,从而在壁面处出现流体滑移,进而导致壁面呈现滑移边界条件特征。针对这一问题,周佳庆副教授团队通过开展不同粗糙度岩石裂隙在不同压力梯度下的渗流场精细化模拟,揭示了壁面流体滑移效应对岩石裂隙渗透特性的双重影响机制:一方面,壁面流体滑移增加了整体流速场水平,使得岩石裂隙渗透性增大,另一方面,壁面流体滑移也加速了惯性效应作用下的水流涡旋区演化,使得流动通道束窄从而降低岩石裂隙渗透性。

该项研究成果对于准确刻画复杂地质环境下裂隙岩体的渗流特性具有重要理论意义。

论文信息:

Title: Effect of fluid slippage on eddy growth and non-Darcian flow in rock fractures

Authors: Jia-Qing Zhou, Lichun Wang, Changdong Li, Huiming Tang, Liangqing Wang

Source: Journal of Hydrology2020VOL581, 124440

DOI: 10.1016/j.jhydrol.2019.124440

论文链接: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S002216941931175