• صفحه اصلی
  • مرور
    • شماره جاری
    • بر اساس شماره‌های نشریه
    • بر اساس نویسندگان
    • بر اساس موضوعات
    • نمایه نویسندگان
    • نمایه کلیدواژه ها
  • اطلاعات نشریه
    • درباره نشریه
    • اهداف و چشم انداز
    • اعضای هیات تحریریه
    • اعضای مشورتی هیات تحریریه
    • همکاران دفتر نشریه
    • اصول اخلاقی انتشار مقاله
    • بانک ها و نمایه نامه ها
    • پیوندهای مفید
    • پرسش‌های متداول
    • فرایند پذیرش مقالات
    • اخبار و اعلانات
  • راهنمای نویسندگان
  • ارسال مقاله
  • داوران
  • تماس با ما
 
  • ورود به سامانه ▼
    • ورود به سامانه
    • ثبت نام در سامانه
  • English
صفحه اصلی فهرست مقالات مشخصات مقاله
  • ذخیره رکوردها
  • |
  • نسخه قابل چاپ
  • |
  • توصیه به دوستان
  • |
  • ارجاع به این مقاله ارجاع به مقاله
    RIS EndNote BibTeX APA MLA Harvard Vancouver
  • |
  • اشتراک گذاری اشتراک گذاری
    CiteULike Mendeley Facebook Google LinkedIn Twitter Telegram
نشریه مهندسی عمران امیرکبیر
مقالات آماده انتشار
شماره جاری
شماره‌های پیشین نشریه
دوره دوره 49 (1396)
دوره دوره 48 (1395)
دوره دوره 47 (1394)
دوره دوره 46 (1393)
دوره دوره 45 (1392)
دوره دوره 44 (1391)
دوره دوره 43 (1390)
دوره دوره 42 (1389)
شماره شماره 3
شماره شماره 2
شماره شماره 1
دوره دوره 41 (1388)
شریف زاده, مصطفی, جوادی اصطهباناتی, مرتضی, شهریار, کورش. (1389). بررسی جریان غیرخطی در شکستگی های سنگی با دیواره زبر. نشریه مهندسی عمران امیرکبیر, 42(2), 21-28. doi: 10.22060/ceej.2010.171
مصطفی شریف زاده; مرتضی جوادی اصطهباناتی; کورش شهریار. "بررسی جریان غیرخطی در شکستگی های سنگی با دیواره زبر". نشریه مهندسی عمران امیرکبیر, 42, 2, 1389, 21-28. doi: 10.22060/ceej.2010.171
شریف زاده, مصطفی, جوادی اصطهباناتی, مرتضی, شهریار, کورش. (1389). 'بررسی جریان غیرخطی در شکستگی های سنگی با دیواره زبر', نشریه مهندسی عمران امیرکبیر, 42(2), pp. 21-28. doi: 10.22060/ceej.2010.171
شریف زاده, مصطفی, جوادی اصطهباناتی, مرتضی, شهریار, کورش. بررسی جریان غیرخطی در شکستگی های سنگی با دیواره زبر. نشریه مهندسی عمران امیرکبیر, 1389; 42(2): 21-28. doi: 10.22060/ceej.2010.171

بررسی جریان غیرخطی در شکستگی های سنگی با دیواره زبر

مقاله 3، دوره 42، شماره 2، پاییز 1389، صفحه 21-28  XML اصل مقاله (715 K)
نوع مقاله: مقاله پژوهشی
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22060/ceej.2010.171
نویسندگان
مصطفی شریف زاده* 1؛ مرتضی جوادی اصطهباناتی2؛ کورش شهریار3
1نویسنده مسئول و استادیار دانشگاه صنعتی امیرکبیر
2دانشجوی کارشناسی ارشد دانشگاه صنعتی امیرکبیر
3دانشیار دانشگاه صنعتی امیرکبیر
چکیده
در بسیاری از ساختارهای زمین شناسی، نفوذپذیری ماتریکس سنگ در مقایسه با شکستگی های توده سنگ ناچیز است و شکستگی ها مسیر اصلی جریان سیال در توده سنگ هستند. رفتار جریان سیال درون شکستگی به دلیل افزایش کارایی مطالعات طراحی، اجرا و ایمنی سازه های زیرزمینی و روباز به عنوان یک موضوع مهم تحقیقاتی تلقی می شود. در این مقاله، جریان سیال یک فازی درون شکستگی های سنگی مطالعه شده است. دامنه محاسباتی یک شکستگی فرضی سه بعدی تولید شده و شبیه سازی جریان آرام و آشفته برای دامنه گسترده ای از سرعت های ورودی جریان و با استفاده از روش حجم محدود انجام شده است. افت فشار در بین مقاطع قائم متوالی در داخل شکستگی محاسبه شده و برای توصیف ارتباط بین دبی و افت فشار ناشی از جریان سیال استفاده شده است. نتایج شبیه سازی نشان می­دهد که: (1) افت فشار استاتیک پیش بینی شده با شبیه سازی جریان آشفته برای محدوده عدد رینولدز 5/4 تا 5/89 به ترتیب  %3 تا %17 بیشتر از مقادیر پیش بینی شده با شبیه سازی جریان آرام است؛ (2) قانون فورچی میر به خوبی با نتایج شبیه سازی جریان مطابقت دارد و رینولدز بحرانی 15 برای جریان غیر خطی پیشنهاد شده است.
کلیدواژه ها
جریان غیر خطی؛ شبیه سازی جریان سیال؛ جریان آرام و آشفته؛ قانون فورچی میر؛ شکستگی های سنگی
عنوان مقاله [English]
Evaluation of Non-linear Fluid Flow Through Rough-walled Fractures
نویسندگان [English]
Mostafa Sharifzadeh1؛ Morteza Javadi2؛ Korosh Shahriar3
چکیده [English]
In many geological structures, the matrix permeability is negligible and the fractures are the main flow paths. The fluid flow and particle transport through rock fracture are increasingly important research topics mainly to the demands for design, operation and safety assessments of underground/ surface constructions. In this paper, single-phase fluid flow through a rock fracture is studied. Computational domain for an artificial three-dimensional fracture is generated and used for numerical fluid flow simulations. Both laminar and turbulent flow simulations are performed by using finite element method for a wide range of inlet velocities. The calculated average pressure drops, between consecutive vertical sections are compared to describe the flow rate dependant pressure drop. The simulations results show that; (i) the predicted static pressure drop for turbulent flow simulation was roughly 3% to 17% more than laminar simulation at Reynolds number of 4.5 to 89.5, respectively, and (ii) the Forchheimer law is fitted very well to flow simulation results and critical Reynolds number of 15 is suggested.
کلیدواژه ها [English]
Non-linear fluid flow, Fluid flow simulation, Turbulent and laminar flow, Forchheimer law, Rock fractures
مراجع

[1]Zimmerman, R. W., Bodvarsson, G. S; “Hydraulic conductivity of rock fractures”, Transport Porous Media, 23, 1-30, 1996._

[2] Louis, C; “A study of groundwater flow in jointed rock and influence on the stability of rock masses”,Imp coll. of London rock mech., Res. Rep. 10, 90,1969._

[3]Lomize, G.M; “Filtratsia v treshchinovatykh porodakh (Seepage in Jointed Rocks)”,Gosudarstvennoe Energetitcheskoe Izdatel’stvo,

Moskva-Leningrad, 1951._

[4]Elsworth, D., Goodman, R. E; “Characterization of rock fissure hydraulic conductivity using idealized wall roughness profiles”, Int. J. Rock Mech. Min. Sci. Geomech. Abstr., 23, 233-243, 1986._

[5]Wilson, C. R., Witherspoon, P. A; “Steady state flow in rigid networks of fractures”, Water Res. Res., 10, 328–335, 1974._

[6]Neuzil, C.E., Tracy, J. V; “Flow Through Fractures”, Water Resources Research, 17(1), 191-199, 1981._

[7]Moreno, L., Neretnieks, I., Eriksen, T; “Analysis of some laboratory tracer runs in natural fissures”,Water Resources Research, 2 (7), 951-958, 1985.

[8]Silliman, S. E; “An interpretation of the difference between aperture estimates derived from hydraulic and tracer tests in a single fracture”, Water Res.Res.25, 2275-2283, 1989._

[9]Walsh, J. B., Brown, S. R., Durham. W. B; “Effective media theory with spatial correlation for flow in a fracture”, Journal of Geophysical Research., 102(22), 587-22,594, 1997._

[10]Bear, J., Tsang, C. F., De Marsily, G; “Flow and Contaminant Transport in Fractured Rock”,Academic Press, San Diego, 1993

[11]Tsang, Y. W., Witherspoon, P. A; . “Hydromechanical behavior of a deformable rock fracture subject to normal stress”, J. Geophys.

Res.,86, 9287-9298, 1981._

[12]Tsang, Y. W; “The effect of tortuosity on fluid flow through a single fracture”, Water Resources Research., 20(9), 1209-1215, 1984._

[13]Moreno, L., Tsang, Y. W., Tsang, C. F., Hale, F. V., Neretnieks, I; “Flow and tracer transport in a single fracture: a stochastic model and its relation to some field observations” Water Resources Research 24 (12), 2033–2048, 1988.

[14]Tsang, Y.W., Tsang, C.F; “Flow Channeling in a Single Fracture as a Two- Dimensional Strongly Heterogeneous Permeable Medium”, Water Resources Research, 25(9), 2076-2080, 1989.

[15]Piggott, A. R., Elsworth, D; “Laboratory assesment of the equivalent apertures of a rock fracture”, Geophysical Research Letters 2, 1387-1390, 1993.

[16]David, C; “Geometry of flow paths for fluid .transport in rocks”, Journal of Geophysical Research., 98, 12,267-12,278, 1993.

[17]Brown, S. R; “Fluid flow through rock joints: the . effect of surface roughness”, Journal of Geophysical Research 92 (B2), 1337-1347, 1987.

[18]Renshaw, C. E; “On the relationship between . mechanical and hydraulic apertures in roughwalled fractures”, Journal of Geophysical

Research, 100 (B12), 629-636, 1995.

[19]Thompson, M. E., Brown, S. R; “The effect of anisotropic surface roughness on flow and transport in fracture”, Journal of Geophysical Research 96 (B13), 923–932, 1991.

[20]Brown, S. R; “Transport of fluid and electric current through a single fracture”, Journal of Geophysical Research, 94, 9429-9438, 1989.

[21]Koyama, T., Li, B., Jiang, Y., Jing, L; “Numerical simulations for the effects of normal loading on particle transport in rock fractures during shear”,International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences, 45(5), 1403-1419, 2008.

[22]Koyama, T., Fardin, N., Jing, L., Stephansson, “Numerical simulation of shear-induced flow anisotropy and scale-dependent aperture and transmissivity evolution of rock fracture replicas”,International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences, 43, 89–106, 2006.

[23]Brown, S.R., Stockman, H.W., Reeves, S.J; “Applicability of the Reynolds equation for modeling fluid flow between rough surfaces”,Geophys. Res. Lett, 22(18), 2537–2540, 1995.

[24]Oron, A. P., Berkowitz, B; “Flow in rock fractures: the local cubic law assumption reexamined”, Water Resources Research. 34:2811-24, 1998.

[25]Nicholl, M., Rajaram, J. H., Glass, R., Detwiler, R; “Saturated flow in a single fracture: Evaluation of the Reynolds equation in measured aperture field”,Water Res., Res., 35(11), 3361-3373, 1999.

[26]Ge, S; “A governing equation for fluid flow in rough fractures”, Water Resources Research 33 (1),53–61, 1997.

[27]Yeo, I. W., Ge, S; ‘Applicable range of the Reynolds equation for fluid flow in a rock Fracture”, Geosciences Journal 9 (4), 347-352,

2005.

[28]Qian, J., Zhan, H., Zhao, W., Sun, F; “Experimental study of turbulent unconfined groundwater flow in a single fracture”, Journal of

Hydrology, 311, 134–142, 2005.

[29]Koyama, T., Neretnieks, I., Jing, L; “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 Science 45, 1082–1101, 2008.

[30]Zimmerman, R. W., Al-Yaarubi, A. H., Pain, C. C., Grattoni, C. A; “Non-linear regimes of fluid flow in rock fractures”, International Journal of Rock Mechanics and Mining Science, 41 (3), 163-169,2004.

[31]Nazridoust, K., Ahmadi, G., Smith, D. H; “A new friction factor correlation for laminar, single-phase flows through rock fractures”, Journal of Hydrology 329, 315– 328, 2006.

[32]Brush, D., Thomson, N. R; “Fluid flow in synthetic rough-walled fractures: Navier-Stokes, Stokes, and local cubic law simulations”, Water Resources Research 39 (4), 1085-1099, 2003.

[33]Chen, Z. X., Lyons, S. L., Qin, G; “Derivation of the Forchheimer law via homogenization”, Transp. Porous Media, 44, 325-35, 2001.

آمار
تعداد مشاهده مقاله: 1,625
تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 604
صفحه اصلی | واژه نامه اختصاصی | اخبار و اعلانات | اهداف و چشم انداز | نقشه سایت
ابتدای صفحه ابتدای صفحه

Amirkabir Journal of Civil and Environmental Engineering is licensed under a
"Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0)"

Amirkabir University of Technology (Tehran Polytechnic)

Journal Management System. Designed by sinaweb.