基于带变分传递算子的虚构域法模拟异质裂隙交叉中的水力-力学过程
计算物理
2020-03-17 v2 地球物理
摘要
粗糙裂隙中的流体流动及其与裂隙力学行为的耦合，因复杂的裂隙表面形貌、水力-力学过程的非线性及其紧密耦合特性，给数值模拟方法带来巨大困难。为此，我们改进了一种虚构域法，以实现裂隙交叉中水力-力学过程的模拟。该方法的主要特征是将建模为线弹性固体的裂隙浸入周围计算流体域中，流体域由不可压缩 Navier-Stokes 方程建模。流体与固体问题通过变分传递算子耦合。变分传递算子还用于通过双 mortar 法求解裂隙内接触并生成特定问题的流体网格。就我们的应用而言，该方法的关键特征是对固体与流体问题使用不同有限元离散以及自动生成的流固边界表示。我们证明所提方法能分辨裂隙表面上的小尺度粗糙度，同时捕捉机械加载过程中的流体流场变化。从相交裂隙的 2D/3D 基准模拟开始，我们以在递增载荷下接触且由复杂裂隙表面形貌构成的相交裂隙结束。本文的贡献为：（1）应用虚构域法研究带交叉的裂隙流动，（2）基于 mortar 的固体问题接触求解器，（3）利用变分传递算子的几何信息生成特定问题网格。
引用
@article{arxiv.2001.02030,
title = {Modelling of hydro-mechanical processes in heterogeneous fracture intersections using a fictitious domain method with variational transfer operators},
author = {Cyrill von Planta and Daniel Vogler and Xiaoqing Chen and Maria G. C. Nestola and Martin O. Saar and Rolf Krause},
journal= {arXiv preprint arXiv:2001.02030},
year = {2020}
}
备注
preprint