Propagacja pęknięć w skałach w procesie szczelinowania hydraulicznego - doświadczenia i metoda elementów dyskretnych sprzężona z przepływem płynu i transportem ciepła - Projekt

Propagacja pęknięć w skałach w procesie szczelinowania hydraulicznego - doświadczenia i metoda elementów dyskretnych sprzężona z przepływem płynu i transportem ciepła

Celem 3-letniego doświadczalno-teoretycznego projektu jest: a) wyjaśnienie mechanizmu powstawania i propagacji szczelin w skałach w procesie hydroszczelinowania (działania płynu szczelinującego pod wysokim ciśnieniem) oraz b) opisanie go stosując nowoczesny model matematyczny oparty na metodzie elementów dyskretnych (DEM), łączący mechanikę ciał nieciągłych z mechaniką płynu oraz transportem ciepła w warunkach 3D. Z uwagi na fakt, że proces hydroszczelinowania silnie zależy od niejednorodnej struktury skał, metoda elementów dyskretnych jest odpowiednim narzędziem numerycznym do badań tego procesu na poziomie mezoskopowym. Zostanie zastosowana obliczeniowa dynamika płynów (CFD) do rozwiązania równań Naviera-Stokes w ramach mechaniki płynu. Obliczenia zostaną wykonane dla dwu-fazowego (faza ciekła i gazowa) laminarnego i turbulentnego przepływu nieściśliwego płynu z uwzględnieniem transportu masy, pędu i ciepła w istniejących i nowo-powstających szczelinach skał. Własności mechaniczne skał oraz przepływ płynu i ciepła w matrycy skalnej zostaną zbadane laboratoryjnie na próbkach skał i sztucznego materiału skalnego złożonego z kul. Badania nasze są innowacyjne w skali światowej z uwagi na szeroki zakres wzajemnie uzupełniających się doświadczeń i symulacji numerycznych, wykorzystujących najnowsze narzędzia pomiarowe (mikrotomograf komputerowy) i obliczeniowe (połączony model DEM/CFD sprzęgający mechanikę ciała nieciągłego z mechaniką płynu i transportem ciepła na poziomie mezo-struktury skał). W wyniku naszych badań zostanie znacznie poszerzona wiedza o mechanizmie powstawania i propagacji szczelin w skałach w trakcie hydroszczelinowania poprzez uwzględnienie sprzężonych efektów mechaniczno-hydrauliczno-cieplnych na poziomie mezo-skali skał. Uzyskane informacje na poziomie mezoskopowym będą pomocne w stworzeniu wiarygodnego makroskopowego modelu fenomenologicznego do opisu procesu hydroszczelinowania w skałach w dużej skali. Wykonane badania o charakterze podstawowym umożliwią budowę narzędzi do badań stosowanych, które pozwolą w przyszłości na praktyczne zastosowania naszego modelu do oceny wydajności wydobycia gazu i ropy ze skał oraz ciepła ze źródeł geotermalnych.

Informacje szczegółowe

Akronim projektu:: OPUS
Program finansujący:: OPUS
Instytucja:: Narodowe Centrum Nauki (NCN) (National Science Centre)
Porozumienie:: UMO-2018/29/B/ST8/00255 z dnia 2019-02-04
Okres realizacji:: 2019-02-04 - 2022-02-03
Kierownik projektu:: prof. dr hab. inż. Jacek Tejchman
Realizowany w:: Katedra Budownictwa i Inżynierii Materiałowej
Wartość projektu:: 1 228 200.00 PLN
Typ zgłoszenia:: Krajowy Program Badawczy
Pochodzenie:: Projekt krajowy
Weryfikacja:: Politechnika Gdańska

Publikacje powiązane z tym projektem

wyników na stronę:
rok:
- zaznaczony Sortuj po rok od najnowszych
- Sortuj po rok od najstarszych
tytuł:
- zaznaczony Sortuj po tytuł A-Z
- Sortuj po tytuł Z-A
cytowania:
- Sortuj po cytowania malejąco
- Sortuj po cytowania rosnąco

Filtry

wszystkich: 4

Rok 2024

Effect of free water on the quasi‑static compression behavior of partially‑saturated concrete with a fully coupled DEM/CFD approach.
Publikacja
- GRANULAR MATTER - Rok 2024
The work aims to numerically investigate the quasi-static response of partially fluid-saturated concrete under two-dimensional uniaxial compression at the mesoscale. We investigated how the impact of free pore fluid content (water and gas) affected the quasi-static strength of concrete. The totally and partially fluid-saturated concrete behavior was simulated using an improved pore-scale hydro-mechanical model based on DEM/CFD....

Rok 2023

A novel DEM-based pore-scale thermal-hydro-mechanical model for fractured non-saturated porous materials
Publikacja
- Acta Geotechnica - Rok 2023
Do propagacji pęknięć wykorzystano nowy oparty na DEM, termiczno-hydromechaniczny model dwufazowego przepływu płynu w skali porów rozszerzony o wymianę ciepła w nienasyconych materiałach porowatych o małej porowatości. Wykonano obliczenia numeryczne dla kohezyjnych próbek ziarnistych przy użyciu DEM w pełni sprzężonego z CFD (opartego na sieci przepływu płynu) i wymianą ciepła, który zintegrował mechanikę dyskretną z mechaniką...

Pełny tekst do pobrania w portalu
Modelling hydraulic and capillary-driven two-phase fluid flow in unsaturated concretes at the meso-scale with a unique coupled DEM-CFD technique
Publikacja
- INTERNATIONAL JOURNAL FOR NUMERICAL AND ANALYTICAL METHODS IN GEOMECHANICS - Rok 2023
The goal of the research was to demonstrate the impact of thin porous interfacial transition zones (ITZs) between aggregates and cement matrix on fluid flow in unsaturated concrete caused by hydraulic/capillary pressure. To demonstrate this impact, a novel coupled approach to simulate the two-phase (water and moist air) flow of hydraulically and capillary-driven fluid in unsaturated concrete was developed. By merging the discrete...

Pełny tekst do pobrania w serwisie zewnętrznym

Rok 2020

A pore-scale thermo–hydro-mechanical model for particulate systems
Publikacja
- R. Caulk
- L. Sholtès
- M. Krzaczek
- B. Chareyre
- COMPUTER METHODS IN APPLIED MECHANICS AND ENGINEERING - Rok 2020
A pore scale numerical method dedicated to the simulation of heat transfer and associated thermo–hydro-mechanical couplings in granular media is described. The proposed thermo–hydro-mechanical approach builds on an existing hydromechanical model that employs the discrete element method for simulating the mechanical behavior of dense sphere packings and combines it with the finite volume method for simulating pore space fluid flow...

Pełny tekst do pobrania w serwisie zewnętrznym

wyświetlono 924 razy