Impact of fracture network geometry on free convective flow patterns
Impact of fracture network geometry on free convective flow patterns
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裂缝网络几何形状对自由对流流动模式的影响
DOI：
10.1016/j.advwatres.2014.06.001
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发表时间：
2014
影响因子：
4.7
通讯作者：
Werner A.D.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Vujevic´ K;Graf T;Simmons C.T;Werner A.D.
采用数值模拟的方法研究了裂隙网络几何形状对裂隙岩体中自然对流的影响。我们研究了裂缝网络的结构特性，控制的发病和强度的自由对流和密度依赖流的模式。还测试了等效多孔介质方法（EQUIPMENT）的适用性，并给出了建议，EQUIPMENT方法适用于哪些情况。到目前为止，确定自由对流的裂缝网络的结构特性，检查只有在少数，主要是简化的规则裂缝网络。我们认为裂缝网络包含连续的，不连续的，正交和/或倾斜的离散裂缝嵌入在低渗透性岩石基质。结果表明，体积渗透率不足以推断裂隙岩石中自然对流的发生和大小。裂缝网络可以抑制或促进对流，这取决于裂缝网络的几何形状。连续裂隙回路是裂隙网络的关键几何特征，因为具有大的垂直范围的大的连续裂隙回路促进对流。连续裂缝回路的可能性以及因此自由对流的可能性随着裂缝密度和裂缝长度的增加而增加，但是单个裂缝位置可能导致统计上等效的裂缝网络之间的对流强度的极大偏差，使得预测仍然受到很大的不确定性的影响。
The effect of fracture network geometry on free convection in fractured rock is studied using numerical simulations. We examine the structural properties of fracture networks that control the onset and strength of free convection and the patterns of density-dependent flow. Applicability of the equivalent porous medium approach (EPM) is also tested, and recommendations are given, for which situations the EPM approach is valid. To date, the structural properties of fracture networks that determine free convective flow are examined only in few, predominantly simplified regular fracture networks. We consider fracture networks containing continuous, discontinuous, orthogonal and/or inclined discrete fractures embedded in a low-permeability rock matrix. The results indicate that bulk permeability is not adequate to infer the occurrence and magnitude of free convection in fractured rock. Fracture networks can inhibit or promote convection depending on the fracture network geometry. Continuous fracture circuits are the crucial geometrical feature of fracture networks, because large continuous fracture circuits with a large vertical extent promote convection. The likelihood of continuous fracture circuits and thus of free convection increases with increasing fracture density and fracture length, but individual fracture locations may result in great deviances in strength of convection between statistically equivalent fracture networks such that prediction remains subject to large uncertainty.
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