基于均匀化方法的周期性缝洞型介质渗透率的数值计算

为了有效计算缝洞型介质的渗透率,在假设缝洞型介质具有细观周期性的基础上,构建了其细观数学模型——Darcy-Stokes方程组,即在缝洞型介质的岩石基质区域,应用Darcy定律;在其缝洞区域,应用Stokes方程;在两个区域的边界上,应用合适的耦合边界条件。在细观数学模型的基础上,利用均匀化方法推导出了缝洞型介质宏观渗透率的计算公式,并根据区域分解算法给出了求解渗透率的有限元计算方法,计算了周期性缝洞型介质的渗透率,并用解析方法验证了数值计算方法的正确性。结合二维缝洞型介质模型的算例,讨论了基岩渗透率、缝张开度和洞半径对渗透率的影响,结果显示缝张开度对缝洞型介质的渗透率具有决定性的影响:裂缝张开度从0.001 m增加到0.004 m,缝洞型介质渗透率从1.03×10-11 m2快速增加到6.33×10-10 m2。