COMSOL Multiphysics 在岩土工程领域的应用案例集.pdf

发布时间：2022-06-13 发布人：admin 分类：说明书资料大小：4.73M 资料格式：pdf 举报版权申诉

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中仿科技公司 CnTech Co.,Ltd 案例微孔尺度流动模拟在多孔介质的孔隙里应用了 Navier-Stokes 方程，分析多孔介质孔隙内的细微流动规律。几何模型来自电子显微镜扫描图像。这一非常规的COMSOL Multiphysics 微孔尺度模型，加深了我们对大体积颗粒、胶体在几何形状不定的毛细孔微表面上的运动的认识。分析得到微尺度多孔介质孔内流动的流体速度场。在进口处最狭窄的毛细孔内流速最高，在管道出现交叉伸展、流量增长的区域流速则有所降低。案例来源: Earth_Science_Module/Fluid_Flow/pore_scale 射孔井模拟模型描述流体如何通过小孔沿井孔上的孔洞流入并且分析规模迅速增加，因射孔井的不对称性，需要使用完整3D 仿真分析。在达西定律应用模式下3D 流体流过射孔井的性质，分析基于由Heriot-Watt 大学石油工程学院Dr. Jamiolahmady 提出的模型，得到射孔井的流动规律，如图片所示的等压力面和流场速度分布。模型通过在COMSOL Multiphysics 中使用积分或者弱PDE 形式得到拉格朗日乘子μ 可以获得高精度通量并且节省计算时间。案例来源: Earth_Science_Module/Fluid_Flow/perforated_well 全国统一客户服务热线：400 888 5100 网址: www.CnTech.com.cn 邮箱:info@cntech.com.cn - 1 -

中仿科技公司 CnTech Co.,Ltd 多分支井从一根管道中分岔出很多分支，能有效地提高采油效率，因为众多分支可以绕过不可渗透的区域，进入富油区。本例耦合流体流动和固体形变，在COMSOL Multiphysics 中轻松快捷地进行了一个孔隙弹性分析，估算了由抽油引起流体压力变化，并继而产生应力、应变和位移。分析估算抽取地下水过程中的3D 压缩，流体流动符合达西（Darcy）定律，与应力－应变分析进行耦合分析。模拟的结果放到库仑表达式中，分析由抽油引起的压缩会在什么位置大到引起井的破坏。结果表明破坏在分支井的交叉处发生。案例来源： Earth_Science_Module/Flow_and_Deformation/multilateral_well 火山地面变形为了反演1993-1997 年期间埃特纳火山的地面变形，我们建立三维有限元模型进行评估来自火山压力的粘弹性介质的时间依赖地面变形和应力变化。在火山地区，非均匀材料和高温使地壳产生更低的有效粘度。热—力耦合数值模式允许评估温度依赖的粘弹性变形。温度分布和地形以及地震断层成像技术被考虑到模型中。计算结果表明，存在岩浆源区域粘弹性松弛主导时间依赖的长期变形和准静态应力场。案例来源：COMSOL Conference 2007/ User Presentations/3D Finite Element Models of Ground Deformation and Stress Field in a Viscoelastic Medium 全国统一客户服务热线：400 888 5100 网址: www.CnTech.com.cn 邮箱:info@cntech.com.cn - 2 -

中仿科技公司 CnTech Co.,Ltd 矿山工程矿山等岩土工程事故是水、瓦斯等复杂环境因素相互作用诱发的灾害结果。 1. 矿山开采过程中的应力计算铁矿的数值计算模型应力场截面根据某铁矿矿区工程地质资料、用COMSOL Multiphysics 对矿区矿体及各地层建立完整的三维地质模型，用软件预定义破坏区结果破坏区截面的结构力学应力应变控制方程进行矿区开采的应力场分析和破坏预测。案例来源：东北大学杨天鸿全国统一客户服务热线：400 888 5100 网址: www.CnTech.com.cn 邮箱:info@cntech.com.cn - 3 -

中仿科技公司 CnTech Co.,Ltd 2. 煤矿的突水突出非线性渗流研究在采动条件下，无论是陷落柱、断层破碎带、围岩破坏区域，都由破碎岩体组成，属于大空隙的多孔介质，渗流通道系统比较复杂。目前，针对碎裂岩体的渗流场研究较少，本案例模型采用 COMSOL Multiphysics 软件预定义的 Navier-Stokes 方程，忽略流体渗流阻力，突水后水流在巷道内流动符合该方程。研究水在破碎岩体中的流动规律，探索含水层不同条件对破碎岩体水渗流的作用机制，为正确预测突水量和压力提供科学依据。案例来源：《岩石力学与工程学报》2008 年 7 月矿井岩体破坏突水机制及非线性渗流模型初探作者杨天鸿等构造揭露型突水全国统一客户服务热线：400 888 5100 网址: www.CnTech.com.cn 邮箱:info@cntech.com.cn - 4 -

中仿科技公司 CnTech Co.,Ltd 距离 /m   p chns 2 I   1  chns u u   (  p 2 chns u  ( chns 2 u chns 2 T ))  n  p chns  n Navier-Stoke u chns 2 p  esdl 隔水边界 u p esdl Brinkman chns 2  ( u chns T ) )  0 (  P chns u chns P  0 p esdl  p chns 2 Darcy p  p esdl chns 2 uesdln 陷落柱突水计算模型距离/m A3 A4 流速 /m/s？ /s 距离 /m A1 A2 距离/m 突水速度场压力分布全国统一客户服务热线：400 888 5100 网址: www.CnTech.com.cn 邮箱:info@cntech.com.cn - 5 -

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