Youngs方法在自膨胀浆液移动界面追踪中的应用

数值模拟是研究浆液在岩体裂隙中扩散规律的重要途径之一。对浆液运动界面进行准确地追踪,是建立浆液流动扩散仿真分析方法需要解决的一个关键问题。以自膨胀浆液在平板裂隙中流动扩散过程为对象,考虑浆液扩散过程中两相流特征,引入VOF函数描述两相介质分布,采用基于几何学原理的Youngs方法求解VOF方程,以实现对浆液移动界面的追踪。利用已知密度随时间变化规律的自膨胀浆液在平板裂隙中自由扩散算例对该方法进行测试,结果表明,不同时刻求解得到的浆液移动界面位置和轮廓与解析解吻合较好,显示了较高的计算精度和良好的界面追踪效果,为开发自膨胀浆液流动扩散仿真程序奠定了基础。

一种理想自膨胀浆液单裂隙扩散模型

为研究自膨胀浆液在岩体裂隙中的扩散机制,以一种已知密度随时间变化规律的理想自膨胀浆液为对象,基于黏性流体力学理论,考虑浆液初始充填范围、裂隙开度、时间、膨胀系数等因素的影响,推导无水条件下浆液在平面单裂隙中的径向扩散模型,并结合典型工况,采用通用CFD软件Fluent建立相应的轴对称分析模型,对该理论模型进行数值验证,结果显示,不同工况下求解得到的不同时刻浆液扩散半径、压力、流速分布等结果与解析解吻合良好,从而证明了所推导扩散模型的合理性与正确性。该模型的提出对于自膨胀浆液裂隙注浆理论研究具有一定参考价值。