滲流的案例
滲流力學發展方向 附高等滲流力學下載
滲流是多孔介質內的流體運動。滲流力學研究多孔介質內流體運動的規律及其應用。滲流力學分為理論滲流力學、計算滲流力學（數值模擬）和實驗滲流力學。
滲流力學理論和應用涉及多種工程技術和多個產業。諸如石油、天然氣、煤層氣、頁巖油氣、天然氣水合物、地下水、地下鹵水、地熱、煤和鈾等地下資源能源的成藏和開采，大壩、土壩、水堤、邊坡和水渠等水工工程，土壤改良和鹽堿化防治等農田水利工程，地震、地面沉降、海水和咸水入侵等災害的防治，重金屬、農藥和病菌病毒等對地下水和土壤的生物和化學污染的防治，電廠粉煤灰場、排土場浸堆、尾礦堆、垃圾填埋場工程，核廢料、CO2及各種廢棄物的地下埋藏，地下儲氣庫和隧道建設等地下工程，染料顏料、粉末冶金、燃料電池和超濾膜等工業，甚至生物醫學、古文物保護等，都需要滲流理論、滲流計算和滲流動態預測預報等作為其工程技術的基礎和方法。
滲流力學的應用領域日益廣闊，發展速度亦逐步加快。由于生產實踐中滲流問題的復雜程度、計算分析所需的高精確度以及科學研究和技術開發課題的難度都不斷增加，因此現代滲流力學的理論深度和應用方法也較快提高。下面主要以油氣滲流為例，簡述當前滲流力學發展值得重視的幾個方面。
1）納米多孔介質滲流。長期以來，滲流研究計算涉及的多孔介質的孔隙尺寸一般是微米級，其滲透率一般是毫達西級。如今，生產實際中的儲層多孔介質越來越多的屬納米級多孔介質。其孔隙尺寸小至數十至數百納米甚至只有幾個納米，滲透率小至數十至數百微達西，甚至僅數個微達西（例如頁巖油氣、致密灰巖油、致密砂巖油氣的儲層及煤層氣儲層等）。納米級多孔介質內的滲流規律（包括物理學、化學、物理化學、生物和力學等過程）及相應的計算分析方法等與微米級多孔介質滲流相比，很可能有較大差異，需要認真研究。
展開 ABAQUS中的瞬態滲流和穩態滲流 ￥10
（附件slpoe_allfix）
瞬態滲流不考慮固結沉降
（2）瞬態滲流考慮固結沉降時（采用Soil，Transient分析步，只約束邊界節點位移），邊坡水平面采用*Sflow邊界和只設置水平面零孔壓邊界均只需43子步完成計算，中間只報1U，收斂效果完全相同，孔壓隨時間動態演變，直至平衡。（附件slope_sflow2、slpoe_pore）
邊坡孔壓 /Pa（每個Frame0.5小時）
（3）瞬態滲流考慮固結沉降時，邊坡水平面和斜坡面均采用*Sflow邊界和設置水平面零孔壓邊界、斜坡面*Sflow邊界均只需43子步完成計算，中間只報1U，收斂效果完全相同，孔壓隨時間動態演變，直至平衡。（附件slope_sflow12、slpoe_pore_sflow1）
邊坡孔壓 /Pa（每個Frame0.5小時）
4. 隧洞算例（小三維C3D8P）
隧洞尺寸
（1）瞬態滲流不考慮固結沉降時，洞壁采用*Sflow邊界和采用零孔壓邊界收斂效果完全相同，但孔壓在第一子步就達到穩狀態定，沒有隨時間的變化過程。（附件tunnel_allfix）
第一子步孔壓計算結果 /Pa
（2）瞬態滲流考慮固結沉降時，洞壁采用*Sflow邊界和采用零孔壓邊界收斂效果完全相同，而且孔壓均隨時間動態演變，逐漸穩定。（附件tunnel_pore0、tunnel_sflow）
隧洞孔壓 /Pa（每個Frame0.1小時）
隧洞位移 /m（每個Frame0.1小時）
展開 巖土-滲透試驗(常水頭滲流實驗)
作了這種簡化后的滲流其實只是一種假想的土體滲流，稱為滲流模型。為了使滲流模型在滲流特性上與真實的滲流相一致，它還應該符合以下要求。
(1)在同一過水斷面，滲流模型的流量等于真實滲流的流量。
(2)在任一截面上，滲流模型的壓力與真實滲流的壓力相等。
(3)在相同體積內，滲流模型所受到的阻力與真實滲流所受到的阻力相等。
直接測定的方法有：(1)常水頭滲透試驗；(2)變水頭滲透試驗；(3)現場抽、注水試驗。間接的方法有：(1)從固結試驗中推算；(2)水平毛細管試驗；(3)利用海森(Hazen)公式，從顆粒大小來推算。通常在土工試驗規程和手冊中，列有常水頭試驗和變水頭試驗兩種。常水頭試驗適用于k=10-2~10-3cm/s的土；變水頭試驗適用于h=10-3cm/s以下的土。因此，試驗時，可以從事先進行的顆粒大小分析中，估計滲透系數的大致范圍，選擇試驗方法。
常水頭滲透試驗適用于強透水性的粗粒土（k>10-3cm/s).本試驗采用純水，應在試驗前用抽氣法或煮沸法脫氣，以排除氣泡的影響。
展開 多孔介質滲流現象
編譯：葛越峰 上海安世亞太流體應用工程師
文章首發：上海安世亞太官方訂閱號（搜索：PeraShanghai）
聯系我們：021-58403100
本文共計2489字，閱讀時間預計8分鐘
滲流的概念
滲流是指流體在多孔介質內的流動。滲流現象廣泛存在于人造材料和自然界中。如地下水的開發、石油的開發、天然氣收集、煤炭的開采等都需要對滲流進行分析研究。
滲流力學主要研究流體在多孔介質內的運動規律，是流體力學的一個分支。
但同時又與多孔介質理論、表面物理、物理化學、固體力學和生物學等學科交叉滲透，是一門綜合的學科。當前的研究主要集中在單相滲流理論、多相滲流理論、雙重介質滲流理論、滲流基本定律和多孔介質理論。
滲流理論的應用面也很廣。
如在生物醫療領域、海水入侵，水利水電工程、農林工程、凍土工程等都需要對滲流進行分析。
研究滲流區域內水頭或地下水位的分布，滲流對建筑物基底的作用力，區域內滲流量，滲流速度以及滲流對多孔結構的影響等。
按其應用范圍，大致可以劃分為地下滲流、工程滲流、生物滲流3個方面。
CFD仿真在多孔介質中的運用
ANSYS Fluent 中Porous Zone可以分析液體在多孔介質中的流動趨勢。
本次以簡單模型，模擬液體在多孔介質內的流動情況。
▲上圖陰影區域對應下面視頻中的多孔介質區域
滲透與滲流
實際生活中往往觀察到的是液體向固體縫隙內部滲透的現象，為了分析這一現象，我們引入了滲流概念。
滲透
地下水在巖石孔隙或多孔介質中的運動，液體在彎曲孔隙中流動，速度各不相同。為了研究地下水的整體運動特征，引入滲流的概念。
滲流
具有實際水流的運動特點（流量、水頭、壓力、滲透阻力），并連續充滿整個含水層空間的一種虛擬水流；是用以代替真實地下水流的一種假想水流。
展開 
數字巖心三維重建及滲流仿真 ￥3000
一直以來數值模擬就是研究巖石滲流性質的重要方法,通過模擬巖石中流體的運動和分布狀態,來確定各種流體在巖石中的絕對滲透率和相對滲透率,研究微觀尺度的滲流機理,為儲層評價提供依據.利用數值模擬方法可以減少實驗室滲流實驗,省時省力且直觀準確.目前,滲流數值模擬的方法眾多,從宏觀和微觀兩個尺度都可以,宏觀尺度的模擬主要是求解一系列微分方程來來確定巖石中流體的流速場;而微觀尺度的模擬主要有兩種思路,一種是以整體數字巖心為基礎,考慮邊界條件,采用有限元,格子玻爾茲曼等方法來確定巖石滲流性質,另一種是先建立孔隙網絡模型,采用孔隙級流動模擬理論和方法進行流動模擬并獲得巖石的滲流參數.
孔隙級的滲流數值模擬是研究巖心滲流的重要方法,隨著近年來 CT掃描等微觀成像和數字巖心的發展,滲流模擬研究能更好的貼近真實微觀結構,而孔隙網絡模型長久以來就是研究孔隙級滲流的基礎。
本篇文檔通過掃描電鏡SEM方法獲取了高精度的二維圖片，基于FIB連續切片掃描數據，采用MIMICS三重構軟件對數字巖心進行了重構，反應了真實的數字巖心的形貌，并獲得了局部聯通的孔隙網絡模型。采用COMSOL軟件進行了微觀滲流的模擬。
三維重建模型如圖所示：
滲流流線分析結果如圖所示：
展開 二維穩態滲流的計算
問題描述：
如何在 PLAXIS 2D 中計算如下所示的二維穩態滲流問題？如何定義該問題的滲流邊界條件？
解答：
利用 PLAXIS 2D 計算如上所示的“純”穩態滲流問題，用戶可在初始階段選擇【Flow only】的計算類型和【Steady state groundwater flow】的孔壓計算類型。除此之外，該滲流問題的邊界條件可采用以下方法定義：
第一，模型中部的防滲墻應采用 界 面 單 元 而非閉合（Closed）的滲流邊界條件進行定義，后者僅適用于模型的外部邊界。利用界面單元模擬模型內部的不透水線時，用戶應在土體和界面材料的【界面】選項卡中設置橫向透水性（Cross permeability）為“不透水（Impermeable）”。同時，用戶還應注意在穩態滲流計算中勾選界面的【Active in flow】選項，否則無法激活界面的“防滲”性能。
“純”滲流問題不計算土體的變形和應力，故用戶可忽略地基以上的水閘且下部防滲墻（9m）也無需指定材料數據集，直接基于線段創建正界面或負界面即可，當然也可以同時創建正負界面。
第二，模型底部的不透水邊界既可以在【結構】模式中創建滲流邊界條件為【Closed】，也可以在計算階段的模型瀏覽器中激活模型底部的滲流邊界條件為【Closed】，后者在操作上更加簡便快捷，但與前者無本質區別。
事實上，PLAXIS 默認的【模型條件＞滲流邊界＞BoundaryYmin：Closed】即滿足不透水要求，用戶無需其余操作。需要注意的是，創建或激活的滲流邊界條件具有比模型條件更高的優先級。也就是說，當二者出現沖突時，以前者為準。
第三，模型的左側和右側是人為的截斷斷面，計算中也近似按不透水邊界處理。具體操作與底部邊界無異，此處不再贅述。
展開 凍融問題滲流場和溫度場耦合數值模擬
凍融作用在自然界中普遍存在如自然環境科學中滲流與溫度的相互作用會影響到滲流場和溫度場的分布從而影響生物的生存環境。高寒地區工程的凍融破壞作用例如路基凍脹穩定問題寒區隧道的凍脹破壞等這些都是滲流和溫度的耦合問題。為了揭示凍融作用下滲流場和溫度場的變化規律建立了描述滲流場及溫度場耦合的偏微分方程其中滲流方程中考慮了溫度作用引起的介質滲透特性的變化和水量變化及溫度梯度對滲流的影響。在溫度方程中考慮了相變對介質熱物理參數的影響及水流動引起的對流作用影響。然后利用多物理場耦合分析軟件COMSOL Multiphysics成功的求解該方程組通過算例與Lunardini的解析解進行了對比驗證數學模型的合理性。最后通過一個凍結壁算例計算了在水流和熱傳導作用下的凍融情況和溫度場的變化規律。結果表明溫度場對滲流場分布有一定的影響同樣滲流對凍融作用的影響顯著在凍融和滲流的作用下溫度場發生了明顯的變化。
凍融問題滲流場和溫度場耦合數值模擬.pdf
展開 非線性滲流力學
非線性滲流力學
非線性滲流力學.part1.rar
非線性滲流力學.part2.rar
非線性滲流力學.part3.rar
非線性滲流力學.part4.rar
非線性滲流力學.part5.rar
非線性滲流力學.part6.rar
首屆全國青年滲流力學學術會議紀要
2018年9月21-23日，首屆全國青年滲流力學學術會議暨華中地區巖石物理前沿論壇、湖北省第三屆滲流力學前沿論壇在中國地質大學（武漢）隆重召開。來自日本靜岡大學、清華大學、中國科技大學、武漢大學、華中科技大學、中國石油大學（北京）、中國石油大學（華東）、中國地質大學（北京）、中國石油勘探開發研究院、河海大學、西南石油大學等60余家國內外研究院所、高校和企事業單位的150余名專家學者和青年科學家與會。
本次會議由中國力學學會滲流力學專業組、湖北省巖石力學與工程學會、中國地球物理學會巖石物理專業委員會主辦，中國地質大學（武漢）青年科技工作者協會、地球內部多尺度成像湖北省重點實驗室、中國地質大學（武漢）地球物理與空間信息學院承辦，中國石油大學（華東）油氣滲流研究中心協辦。本次會議以“融合與創新：滲流力學與巖石物理共生發展”為主題，面向資源開發和環境保護領域的國家重大科技需求，在為期3天的會議中，國內外專家們圍繞滲流力學和巖石物理學的熱點、難點問題進行了探討和交流。
22日，大會安排了13個主題和特邀報告，設置了3個分論壇，分別就多孔介質傳熱與傳質分析、滲流與物理實驗方法與技術、計算滲流力學與巖石物理三個專題開展了50場分會場報告，與會的專家學者進行了深入研討和熱烈交流，取得了良好效果。
大會由蔡建超主持。會議期間還召開了滲流力學專業組青年委員會會議，商定下屆會議由中國石油大學（華東）于2020年5月在青島承辦。
展開 279#FLUENT精典案例-考慮地下水滲流作用下的地源熱泵豎直雙 U 地埋管群傳熱特性仿真
1 地下水滲流速度很大時的結果
如第一層的滲流速度為-5次方量級
各埋管間的相互影響很小。
地下3米水平面溫度分布
地下30米水平面溫度分布
立面溫度分布
各層土壤性質及滲流速度不同，溫度分布不同。
監測點的溫度變化曲線
2 地下水滲流速度很小時的結果
各層滲流速度分別比前一種情況小100-500倍。
從圖上可見，滲流速度小時，各埋管間的相互影響很大。
地下3米水平面溫度分布
地下30米水平面溫度分布
立面溫度分布
分層面位置很明顯。
這些圖形近似對稱（有滲流時肯定不完全對稱），其實是因為工況時間比較短。若計算的工況時間較長，比如640天結果圖如下：
使用軟件處理一下比較漂亮
3 假定土壤為各向異性多孔介質
此為假定情況，實際來說肯定不會是這樣的。
此處假定土壤中沿滲流速度方向（與X軸正向呈30度夾角方向）滲流阻力較小（與前兩種情況兩同），其余兩個方向上滲流阻力為該方向的100倍。
展開 巖土-滲透試驗(變水頭滲流實驗)
達西根據對不同尺寸的圓筒和不同類型及長度的土樣所進行的試驗發現，單位時間內的滲出水量q與圓筒斷面積A和水力梯度i成正比，且與土的透水性質有關，即
寫成等式則為
式(5)或式(6)即為達西定律表達式，達西定律表明在層流狀態的滲流中，滲流速度。與水力梯度的一次方成正比.但是，對于密實的黏土，由于吸著水具有較大的黏滯阻力，因此，只有當水力梯度達到某一數值，克服了吸著水的黏滯阻力以后，才能發生滲透。
1.3 滲透試驗及滲透系數
滲透系數k既是反映土的滲透能力的定量指標，也是滲流計算時必須用到的一個基本參數。它可以通過試驗直接測定。測定方法可分為室內滲透試驗和現場試驗兩大類。
(1)室內滲透試驗測定滲透系數
室內測定土的滲透系數的儀器和方法較多，但從試驗原理上大體可分為常水頭法和變水頭法兩種。
常水頭法是在整個試驗過程中，水頭保持不變，其試驗裝置如圖3所示。
展開 
COMSOL顆粒夾雜多孔介質多相材料達西滲流模擬
在實際工程中滲流路徑往往不是單一材料，如滲流發生在夾雜碎石的土體中，這就造成滲流的復雜性。這里采用兩項材料通過COMSOL達西定律模塊對滲流進行模擬。
模型采用CAD隨機球體顆粒&過渡區插件建立后導入到COMSOL軟件內。
模型包括滲流發生的外側基體、內部顆粒、顆粒及基體過渡區（ITZ）三部分組成，由于內部顆粒的滲透系數遠小于基體，因此可將其省略，邊界置為無流動。設置過渡區的目的是在實際情況中，土體及內部碎石顆粒間往往會有孔隙，這就造成了接觸面的實際滲透率遠高于土體，模型剖切面如下。
模型設置左右兩側的水頭差，最終壓力及流速模擬結果如下。
展開 plaxis基坑滲流分析要點
基坑降水計算，如果是穩態滲流計算，需要注意以下幾點：1，圍護結構要設置界面 2、坑底（或坑底以下0.5m）要設置地下水滲流條件（推薦方法）在工況時候激活并設置水頭 3、最容易忽略的一點是 需要將基坑內所有開挖的土體設置為干，必須注意 4 坑底至圍護結構底中間的土體，全局水位設置為內插 。
如果是瞬態滲流計算 只需要在上面基礎上，修改為瞬態滲流，并設置一下時間即可
ABAQUS模擬滲流要點
3、載荷及邊界條件
(1)通過(Load-creat-step-fluid-surface pore fluid)選項定義沿著單元表面的外法線方向的滲流速度vn，當考慮降雨影響時可采用此載荷
(2)邊界條件(Boundary condition-creat-other-pore pressure)選項定義孔壓邊界條件，此時要先假定浸潤面的位置，然后定義浸潤面上的孔壓為零，Abaqus會在后續的分析計算中自動計算出浸潤面的位置。Abaqus默認的是不透水邊界。
(3)當滲流自由面遇到臨空的自由排水面時，需要定義一個特殊的邊界條件。此時可以通過在inp文件中加入*Flow或*Sflow來定義
(4)初始條件的定義。初始條件中一般要定義以下幾種：
*initial condition,type=saturation 初始飽和度
*initial condition,type=pore pressure 初始孔壓
*initial condition,type=ratio 初始孔隙比
當進行耦合分析時，基本步驟同上，但要去掉除邊界條件之外的約束，同時還要在邊界上加上流體壓力。
展開 多孔介質中的滲流物理
薛定諤多孔介質中的滲流物理
多孔介質中的滲流物理1.rar
多孔介質中的滲流物理2.rar
