Effects of the geometry of two‐dimensional fractures on their hydraulic aperture and on the validity of the local cubic law          下载免费PDF全文

Ahmad Hajjar  Luc Scholtès  Constantin Oltéan  Michel Antoine Buès 《水文研究》2018,32(16):2510-2525

Flow through rough fractures is investigated numerically in order to assess the validity of the local cubic law for different fracture geometries. Two‐dimensional channels with sinusoidal walls having different geometrical properties defined by the aperture, the amplitude, and the wavelength of the walls' corrugations, the corrugations asymmetry, and the phase shift between the two walls are considered to represent different fracture geometries. First, it is analytically shown that the hydraulic aperture clearly deviates from the mean aperture when the walls' roughness, the phase shift, and/or the asymmetry between the fracture walls are relatively high. The continuity and the Navier–Stokes equations are then solved by means of the finite element method and the numerical solutions compared to the theoretical predictions of the local cubic law. Reynolds numbers ranging from 0.066 to 66.66 are investigated so as to focus more particularly on the effect of flow inertial effects on the validity of the local cubic law. For low Reynolds number, typically less than 15, the local cubic law properly describes the fracture flow, especially when the fracture walls have small corrugation amplitudes. For Reynolds numbers higher than 15, the local cubic law is valid under the conditions that the fracture presents a low aspect ratio, small corrugation amplitudes, and a moderate phase lag between its walls.  相似文献   

Solution for a plane strain rough‐walled hydraulic fracture driven by turbulent fluid through impermeable rock          下载免费PDF全文

N. Zolfaghari  E. Dontsov  A. P. Bunger 《国际地质力学数值与分析法杂志》2018,42(4):587-617

The impact of turbulent flow on plane strain fluid‐driven crack propagation is an important but still poorly understood consideration in hydraulic fracture modeling. The changes that hydraulic fracturing has experienced over the past decade, especially in the area of fracturing fluids, have played a major role in the transition of the typical fluid regime from laminar to turbulent flow. Motivated by the increasing preponderance of high‐rate, water‐driven hydraulic fractures with high Reynolds number, we present a semianalytical solution for the propagation of a plane strain hydraulic fracture driven by a turbulent fluid in an impermeable formation. The formulation uses a power law relationship between the Darcy‐Weisbach friction factor and the scale of the fracture roughness, where one specific manifestation of this generalized friction factor is the classical Gauckler‐Manning‐Strickler approximation for turbulent flow in a rough‐walled channel. Conservation of mass, elasticity, and crack propagation are also solved simultaneously. We obtain a semianalytical solution using an orthogonal polynomial series. An approximate closed‐form solution is enabled by a choice of orthogonal polynomials embedding the near‐tip asymptotic behavior and thus giving very rapid convergence; a precise solution is obtained with 2 terms of the series. By comparison with numerical simulations, we show that the transition region between the laminar and turbulent regimes can be relatively small so that full solutions can often be well approximated by either a fully laminar or fully turbulent solution.  相似文献   

用双三次样条函数和GPS资料反演现今中国大陆构造形变场   总被引：38，自引：20，他引：18  

杨少敏  游新兆  杜瑞林  乔学军  王琪 《大地测量与地球动力学》2002,22(1):68-75

将中国大陆现今构造变动视为一种连续的地壳变形,利用双三次样条函数模拟了近期GPS测定的大陆内部及周边地区412个测站速率,反演大陆地区自洽的构造变动速度场和应变率场.模拟结果显示:印度板块与欧亚板块的碰撞、挤压是构成中国大陆内部岩石层水平形变的主要驱动力.印度板块在东喜马拉雅构造结深深插入青藏高原,造成地壳大规模的缩短和抬升.青藏高原东南部的喜马拉雅带、拉萨和羌塘地块以及青藏高原东南边的川滇地区,内部构造活动强烈,其内部的构造变形包含地壳碎片的冲断、褶皱和侧向逃逸.大陆地壳(或岩石圈)的增厚,尤其是喜马拉雅山脉南北向的快速缩短和青藏高原东西向的缓慢拉张,大约吸收了印欧板块会聚量的85%,西藏中东地区东西向的拉张速率达到了(16±2.0)mm/a,且顺时针方向扭转明显.印度板块相对欧亚板块运动的欧拉极为(29.7°N, 19.3°E, 0.392°/Ma);华南地块相对于欧亚大陆向东(102°±7.4°)南的运动速率是(11±1.54)mm/a,华南块体相对欧亚板块运动的欧拉极为(62.25°N, 126.56°E, 0.141°/Ma);塔里木地块相对较稳定,其西部运动速度高于东部运动速度,作顺时针方向旋转.总体上讲,中国大陆运动方向为北偏东呈辐射状,从西部近南北方向的运动转向东部地区东南方向的运动,绕东喜马拉雅构造结有一顺时针方向的旋转.横穿喜马拉雅构造带及青藏内部的南北向压缩速率为(19±2.0)mm/a,横穿西天山构造带的南北向压缩平均速率为(13±1.5)mm/a,横穿东天山构造带的南北向压缩平均速率为(6.0±1.4)mm/a.阿尔金断裂带的左旋走滑速率为(6±1.2)mm/a.  相似文献   

长江上游洪涝暴雨环流形势中期演变趋势分析     

郁淑华  骆红  芮良生 《成都信息工程学院学报》1990,(1)

本文通过对1980年以来长江上游10次洪涝过程的500hpa环流形势分析,并用车比雪夫多项式对500hpa高度场进行展开,研究了各类洪涝过程的中期演变特征,发现代表不同洪涝过程环流形势变化的不同的车氏系数值都有明显的特征变化,结合欧洲中心中期数值预告96小时500hpa高度场的车氏系数分析,可为洪涝暴雨的中期预报提供一种新的思路。  相似文献   

过渡季节(6—7月)澳大利亚冷高压对赤道辐合带形成的影响     

邓良焱  薛惠娴 《热带海洋学报》1993,(4)

应用车贝雪夫多项式分析过渡季节(6—7月)澳大利亚冷高压与赤道辐合带的关系,得出了对赤道辐合带北移的主要形势以及过程演变特征,最后用合成方法得到它的演变概念模式,为赤道辐合带的北移影响西太平洋及南海地区提供了中期预报的依据。  相似文献   

关于多项式特征值的条件数     

刘新国  王学锋 《中国海洋大学学报(自然科学版)》2004,34(5):913-917

Tisseur(2000)研究了非齐次多项式特征值问题的条件数，所得结果的不足是对无穷特征值必须另外处理；Declieu和Tisseur(2003)运用微分几何方法研究了齐次多项式特征值问题的条件数，所得结果的不足之处是与系数矩阵的尺度化(scaling)有关。这两种条件数都有各自的应用范围。本文基于投影尺度引入齐次多项式特征值问题的条件数，其优点是与系数矩阵的尺度化无关，因而也许会有较广泛的应用。  相似文献   

浅述多元数据处理的一种简化拟合形式及算法剖析   总被引：1，自引：1，他引：1  

李继刚  陈华秋  徐春红  李杨眉 《海洋技术学报》2002,21(3):1-4

在实际工程试验与研究中 ,多元数据处理经常遇到 ,根据 Weierstrass定理 ,采用多项式拟合是一种常见的数据处理方法。对于多元多项式的系数求解问题 ,可以归结为超定方程组的求解问题。该文以超定方程组的 SVD求解算法为核心 ,阐述了在工程实际中关于多元数据处理的一种应用方法 ,并尝试给出多元多项式拟合的一种简化方法  相似文献   

基于主动轮廓线模型的配准方法     

何乔  李二森  罗继文  张华 《海洋测绘》2007,27(4):28-30

随着地图修测的迫切需要,如何实现影像与地图的精确配准就成为急需解决的问题。虽然多项式模型的配准方法简单直观,但不能满足高精度地图修测的需要。目前影像与矢量图的配准靠人工实现,不容易准确量测,这越来越成为地图修测中全自动空中三角测量的瓶颈。而主动轮廓线模型通过模板自身的弹性形变,与图像局部特征相匹配达到调和,即某种能量函数极小化,从而实现矢量图与影像的精确配准。因此,提出了一种基于B样条Snake模型分割的高精度配准方法。  相似文献   

沉降监测多项式回归分析与神经网络预测     

田丰  文鸿雁  张静 《海洋测绘》2007,27(4):23-27

使用多项式和切比雪夫(Tchebyshev)多项式分别对沉降监测数据进行回归分析以预测未来沉降值,其中切比雪夫多项式的外推效果较好;应用前向BP神经网络对两种不同的单因子输入模式进行非线性函数逼近,并进行了不同采样步长的比较,实例表明将时间点作为网络的输入对沉降进行预测效果较好。  相似文献   

三次样条插值在浮性频率计算中的应用     

蔡树群  甘子钧  仇德忠 《热带海洋学报》1997,(3)

在普遍利用海洋观测站标准层的温度、盐度数据估算稳定层化海水浮性频率的传统算法中引入自然三次样条插植方法，不仅可使计算结果的精度得以提高，而且还可方便地对观测深度范围内的任一水层进行插值，从而获得总体曲率最小的温度、盐度和浮性频率随深度的分布。本文以南海（13°30’N，118°30’E；9°30’N，lll°30’E）及北太平洋（40°00’N130°00’W）3个测站为例，说明了在浮性频率的传统算法中引入自然三次样条插值法的可行性。  相似文献