Comsol基础—2025.10.31—三维裂隙网络渗流模拟
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模拟试验背景

在岩土工程与水文地质应用中,裂隙多孔介质中的流体流动建模是一个至关重要的研究领域。裂隙通常构成了流体运移的主要通道,对地下水流动与溶质运移过程起着主导作用。

为了描述和模拟裂隙网络的水力特性,研究人员提出了多种建模方法。其中一种常用且有效的方式是离散裂隙网络模型(Discrete Fracture Network, DFN)。在该模型中,裂隙的间距、取向、尺度及导水率等参数通常由不同的统计分布函数描述,这些分布的参数可通过现场实测数据进行反演与校正,从而实现对天然裂隙系统的合理表征。

模型定义

在本研究中,考虑一个由两层高渗透性多孔介质夹持的裂隙多孔基质系统。该基质具有较低的基质导水率,而裂隙导水率较高,因而裂隙在整体渗流过程中起主导作用。下层多孔介质中的水流由沿水平向 0.5 m/km 的水头梯度驱动,从而形成稳定的地下水流动场。上层多孔介质暴露于外部环境,受年降水量 550 mm 的影响,为系统提供主要的补给来源。

模拟过程

一、建立模型环境

流体流动 -> 多孔介质和地下水流 -> 达西定律,研究选择稳态

二、构建几何图形

导入上中下层的几何结构,利用插件建立DFN

三、指定材料属性

水添加为全局材料,对上下层设置为高渗透率,中层设置为低渗透率

四、定义物理场边界条件

达西定律中,上层设置沉淀,下层设置水头

五、创建网格

六、运行仿真

七、结果后处理

计算体积平均达西速度和裂隙表面平均达西速度,进行相应绘图设置

详细过程参考以下文件

作者:Dxl
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Source: github.com/k4yt3x/flowerhd
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