非达西裂隙流对渗透性基岩中流场及溶质羽的影响

以基岩渗流方向与裂隙轴向呈45度角为例,探讨了当裂隙轴向与基岩水流斜交时,裂隙流的非达西程度对流场及溶质运移的影响.使用Comsol Multiphysics多物理场仿真软件构建了一个在中部包含水平单裂隙的正方形多孔介质模型,裂隙中的非达西流用Izbash方程去刻画,裂隙的上游基岩中存在持续的溶质源.随着裂隙水流的非达西程度逐渐增强,流场及污染物分布表现出如下特征:(1)裂隙中水流流速逐渐增大;流线在裂隙与基岩界面处的折射逐渐偏离折射定律;(2)裂隙水流的流向逐渐偏向基岩水流的渗流方向;(3)溶质羽宽度变宽但对称性逐渐降低;(4)溶质在水平方向上的浓度峰值逐渐降低,右侧浓度逐渐升高;(5)裂隙产生的回弥散对溶质运移作用逐渐增强,使裂隙中更多的溶质运移到了上层基岩中.总体而言,裂隙流的非达西程度对流场及污染物分布有着显著的影响.

重力驱动的自然对流下hcp金属枝晶生长的相场-格子玻尔兹曼方法研究

开发了一种耦合并行-自适应网格划分算法的相场-格子玻尔兹曼方法来模拟hcp金属的等轴和柱状枝晶生长,重点讨论了重力驱动的自然对流以及自然对流与强制对流耦合对枝晶生长的影响。模拟结果表明,二维情况下的hcp金属枝晶在重力驱动的自然对流下呈现非对称生长,同时揭示了溶质偏析和溶质羽流的演化过程。研究得出,溶质羽流的形成是由枝晶的溶质阻塞和熔体流动时溶质传输之间的竞争决定的。引入适当的强制对流可以消除溶质羽流的形成并抑制枝晶尖端溶质浓度的局部波动。研究还发现,重力驱动的自然对流丰富了hcp金属3D枝晶形貌的多样性。