裂隙模型
關注創建者：匿名 創建時間：2021-08-26
裂隙模型的視頻教程
COMSOL中實現煤層瓦斯運移系列課程
本課程主要分為兩大塊，第一塊基于實驗室煤粒瓦斯解吸擴散，此擴散模型又細化為雙孔擴散、單孔擴散、單孔時變擴散，并以此擴散模型為基礎，構建煤層瓦斯運移模型。第二塊為基于煤層中煤與瓦斯流固耦合模型，講解煤層瓦斯抽采過程中煤巖體的滲透率的演化，此模型也適應煤層氣、頁巖氣開采。本文改進已有的單孔介質模型的滲透率，適應于煤體雙重孔隙-裂隙介質模型。
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基于comsol的煤礦系列仿真
-瓦斯抽采、流固熱化耦合、采空區耦合性分析、動水注漿等模型
二維模型下采空區三帶變化、O形圈、注氮滅火等情況下的模擬，流場-溫度場-化學場多物理場耦合。 4.注漿擴散。采用 Comsol 軟件流體力學模塊對模型試驗進行數值模擬，將漿液和水分別看作2 種流體，應用兩相流的運動控制方程進行計算，以便對試驗結果進行驗證及補充。研究了漿液在靜水和動水條件下的漿液實時擴散形態及注漿壓力分布規律。參考文獻：水泥漿液裂隙注漿擴散規律模型試驗與數值模擬_劉健。
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裂隙模型的實例教程
針對裂隙多孔介質流體注入引起天然裂隙的激活，巖石產生新損傷形成水力裂縫，本案例建立了裂隙多孔介質流固耦合-損傷模型，實現如下功能：
（1）采用comsol with matlab建立隨機天然裂隙網絡幾何模型；
（2）針對天然裂隙，建立裂隙模型，考慮其變形過程對裂縫寬度和滲透率的影響，可得到裂隙寬度分布；
（3）考慮損傷演化過程和流固耦合作用，巖石孔隙度和滲透率隨著損傷和應力大小變化；
（4）可用于分析水力裂隙擴展以及壓后滲透率改變等。
部分結果圖：
幾何模型
Mises stress分布
Pressure分布
Damage分布
Fracture width分布
參考文獻：
Qinghua Lei. Modelling fluid injection-induced fracture activation, damage growth, seismicity occurrence and connectivity change in naturally fractured rocks. International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences 138 (2021) 104598.
展開 <ul><li class="ql-align-justify">研究目的：利用COMSOL Multiphysics 軟件建立了受注礫巖層的孔隙－單裂隙介質數值模型，分析了帷幕墻的注漿效果。</li><li class="ql-align-justify">模型簡介：將注漿層位礫巖含水層視為孔隙－單裂隙介質，建立40 m×30 m 的孔隙－單裂隙介質數值模型，布置1 個注漿孔和一條單裂隙。單裂隙長度為20 m，裂隙開度為5 mm，注漿孔孔口設置為定壓力邊界，注漿孔直徑為152 mm。模型上下邊界為無流動邊界，左右邊界為定水頭邊界。</li><li class="ql-align-justify">計算參數：孔隙介質的滲透率為k = 4. 071 ×10E-12m2。礫巖物理力學性質測試實驗中得到其孔隙率為18. 5%，故數值模型中取孔隙介質的孔隙率為15%。按照現場注漿壓力的范圍，數值模型中的注漿壓力p 分別取5MPa，根據注漿層位礫巖含水層的埋深情況，模型的靜水壓力p0取2. 0 MPa。
展開 本案例基于構建的離散裂隙網絡模型，在COMSOL中進行了油氣在儲層裂隙及基質中的滲流規律模擬分析。本案例可實現以下功能：
可靈活改變裂隙網絡幾何參數表征不同特性的儲層；
可進行油，氣，水在地下裂隙及空隙中的流動規律分析；
可對裂隙儲層的油氣抽采等工程進行模擬仿真；
可在該案例上自主添加固體力學場和熱場進行更復雜的分析；
裂隙多孔介質流固耦合-損傷模型
comsol-水力壓裂巖石損傷耦合模型 ，含裂縫制作代碼matlab。
comsol HM耦合模型 損傷模型 裂隙多孔介質注入流體引起天然裂隙，巖石產生新損傷的數值模擬，內含MATLAB 網裂縫函數及comsol模型。
裂隙介質的流動特性與均質介質顯著不同，裂隙的分布、連通性和幾何形態對流體流動有著決定性的影響。本案例介紹在COMSOL內建立復雜的圓片裂隙網絡模型，并模擬流體穿過裂隙時的流體流動行為。
圓片狀裂隙模型可采用CAD纖維密堆積3D插件建立，模型的參數設置如圖所示。
在AutoCAD內將生成的裂隙聚積模型導出為sat格式文件后，再將模型導入到COMSOL內，即可完成初始裂隙模型的建模
。
對模型設置材料并劃分網格。
進行三維滲流模擬，選擇層流穩態，將模型左側設置入口，右側設置出口，提交分析并完成模擬。
本案例中對模型的設定是流體不能穿過模型內的圓片結構，如模擬土層內的圓片顆粒夾雜對滲流的影響等。模型采用了圓片堆積算法，能更好的擬合實際工程中圓片狀顆粒在重力下的堆積工程場景。
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本案例介紹在COMSOL內建立復雜的圓片裂隙網絡模型，并模擬流體穿過裂隙時的流體流動行為。
圓片狀裂隙模型可采用CAD纖維密堆積3D插件建立，模型的參數設置如圖所示。
comsol HM耦合模型 損傷模型 裂隙多孔介質注入流體引起天然裂隙，巖石產生新損傷的數值模擬，內含MATLAB 網裂縫函數及comsol模型。
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在ANSYS Workbench內建立三維地層裂隙模型，通過Fluent等工具進行裂隙流模擬是理解復雜地質結構中的流體行為及進行實際應用的重要手段。這里介紹一種在Workbench內建立地層或巖石的隨機裂隙模型方法。
基于裂隙的本構模型，可以獲得裂隙表面的法向應力與剪切應力，從而實現裂隙的閉合與張開，具體方程可以參考Qinghua Lei在IJRMMS上發表的論文。使用零厚度的線段或者平面來代替裂隙，煤巖的損傷主要發生在基質中，天然裂隙或其他節理不會出現損傷。使用矩形或者很薄的長方體表征裂隙，可以設置裂隙的強度參數和根據破壞準則判斷破壞類型。
<ul><li class="ql-align-justify">研究目的：利用COMSOL Multiphysics 軟件建立了受注礫巖層的孔隙－單裂隙介質數值模型，分析了帷幕墻的注漿效果。</li><li class="ql-align-justify">模型簡介：將注漿層位礫巖含水層視為孔隙－單裂隙介質，建立40 m×30 m 的孔隙－單裂隙介質數值模型，布置1 個注漿孔和一條單裂隙。
隨機裂隙模型導入Abaqus軟件并進行網格劃分。
隨機纖維模型應用于ANSYS有限元平臺。
隨機纖維模型導入COMSOL軟件內。
使用須知
1、軟件使用需注冊，一機一碼；
2、軟件運行需要安裝AutoCAD（2010~2023及以上版本均可使用）
樣圖實例
可下載插件生成的模型樣圖，并進行其他軟件的導入測試及模擬。
巖石裂隙流模型是 COMSOL Multiphysics案例庫中 的一個案例模型。
基于文中描述的參數化表面，對兩個具有材料界面的 1 厘米大小的金屬塊進行通用熱膨脹分析。底部材料板是鋁，頂部材料板是鋼。可視化圖顯示了材料界面和鋁板表面的 von Mises 應力。
在COMSOL中可采用CAD模型導入的方式實現隨機裂紋或是纖維材料的建模。首先需要在CAD內生成所需的三維纖維模型，這里用到了CAD_隨機纖維3D插件。模型建立如下圖所示。注意這里的纖維采用的是線，而非實體。
將長方體基體導出為.sat文件，同時將刪除基體后的線狀纖維另存為.dwg文件。
打開COMSOL軟件，在幾何菜單下選擇導入三維CAD文件，選擇剛剛保存的.dwg文件，并將要導入的對象更改為曲線和點
基于此，認為速凝類漿液流型為具有黏度時變性的賓漢流體，研究其在靜水條件下水平裂隙中的注漿擴散過程，建立恒定注漿速率條件下考慮漿液黏度時空變化的水平裂隙注漿擴散理論模型，推導漿液擴散區內的黏度及壓力時空分布方程，進而得到注漿壓力與注漿時間及漿液擴散半徑的關系。
針對裂隙多孔介質流體注入引起天然裂隙的激活，巖石產生新損傷形成水力裂縫，本案例建立了裂隙多孔介質流固耦合-損傷模型，實現如下功能：
（1）采用comsol with matlab建立隨機天然裂隙網絡幾何模型；
（2）針對天然裂隙，建立裂隙模型，考慮其變形過程對裂縫寬度和滲透率的影響，可得到裂隙寬度分布；
（3）考慮損傷演化過程和流固耦合作用，巖石孔隙度和滲透率隨著損傷和應力大小變化
