非线性渗流定律在工程中的应用

摘要

非线性渗流定律,即精确描述非线性渗流凹形曲线至直线全过程基本规律的数学模型(非线性渗流运动方程).它既适用于低渗介质液体渗流与气体渗流情形,又适用于生物血液与胆汁等非牛顿流体渗流情形.基于低渗介质非线性渗流实验结果,并根据非线性渗流定律,运用最优化数值计算方法,求得了非线性渗流运动方程参数.将非线性渗流定律应用于压差、表观阻力系数和流度计算,给出了三参数模型、简化双参数模型、单参数模型计算压差、表观阻力系数和流度的公式,进行了三参数模型、简化双参数模型、单参数模型计算比较.结果表明:简化双参数模型、单参数模型计算结果与精确的三参数非线性渗流定律模型计算结果相比较,均有较大偏差;低渗介质非线性渗流表观阻力系数随速度增大而减小,流度随速度增大而增大,而达西线性渗流阻力系数和流度均为常数;低渗介质中地下流体资源开采需采取压裂等措施以获得工业开采价值;在低渗介质非线性渗流计算中,建议根据非线性渗流定律进行渗流力学计算,以精确反映低渗介质实际非线性渗流过程,提高计算精度;线性渗流计算为非线性渗流计算特例.非线性渗流定律在地质工程、岩土工程、能源工程、生物工程等领域精确定量计算分析中具有重要应用价值.