A model for saturated–unsaturated flow with fractures acting as capillary barriers

离散化 理查兹方程 流量(数学) 毛细管作用 断裂(地质) 机械 毛细管压力 基质(化学分析) 多相流 岩土工程 流体静力平衡 非线性系统 数学 地质学 多孔介质 材料科学 物理 数学分析 热力学 多孔性 含水量 复合材料 量子力学
作者
Jhabriel Varela,Eirik Keilegavlen,Jan M. Nordbotten,Florin A. Radu
出处
期刊:Vadose Zone Journal [Soil Science Society of America]
卷期号:23 (4)
标识
DOI:10.1002/vzj2.20345
摘要

Abstract High‐resolution modeling of the flow dynamics in fractured soils is highly complex and computationally demanding as it requires precise geometrical description of the fractures in addition to resolving a multiphase free‐flow problem inside the fractures. In this paper, we present an idealized model for saturated–unsaturated flow in fractured soils that preserves the core aspects of fractured flow dynamics using an explicit representation of the fractures. The model is based on Richards’ equation in the matrix and hydrostatic equilibrium in the fractures. While the first modeling choice is standard, the latter is motivated by the difference in flow regimes between matrix and fractures, that is, the water velocity inside the fractures is considerably larger than in the soil even under saturated conditions. On matrix/fracture interfaces, the model permits water exchange between matrix and fractures only when the capillary barrier offered by the presence of air inside the fractures is overcome. Thus, depending on the wetting conditions, fractures can either act as impervious barriers or as paths for rapid water flow. Since in numerical simulations each fracture face in the computational grid is a potential seepage face, solving the resulting system of nonlinear equations is a nontrivial task. Here, we propose a general framework based on a discrete‐fracture matrix approach, a finite volume discretization of the equations, and a practical iterative technique to solve the conditional flow at the interfaces. Numerical examples support the mathematical validity and the physical applicability of the model.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
骄傲的硬币完成签到,获得积分10
刚刚
虫贝发布了新的文献求助10
刚刚
feiying88完成签到,获得积分10
1秒前
SZW完成签到,获得积分10
2秒前
学物理的平应助镜中月采纳,获得10
2秒前
2秒前
没有鱼发布了新的文献求助10
3秒前
刘小蕊发布了新的文献求助10
3秒前
义气平卉发布了新的文献求助10
3秒前
科研通AI6.1应助小小酥采纳,获得10
4秒前
4秒前
4秒前
5秒前
feiying88发布了新的文献求助10
6秒前
爆米花应助伶俐怀亦采纳,获得10
6秒前
若知完成签到,获得积分20
7秒前
清秀映秋发布了新的文献求助10
7秒前
8秒前
8秒前
8秒前
saudade完成签到,获得积分10
9秒前
luoshi94完成签到,获得积分10
9秒前
10秒前
朱子怡发布了新的文献求助10
10秒前
10秒前
要减肥的牛马完成签到,获得积分10
10秒前
11秒前
11秒前
科研狗应助angelacici采纳,获得30
12秒前
高兴莆完成签到,获得积分10
12秒前
wanci应助feiying88采纳,获得10
12秒前
端庄从凝发布了新的文献求助10
13秒前
风中黎昕发布了新的文献求助10
13秒前
昆昆昆昆困了完成签到,获得积分10
14秒前
14秒前
科研狗应助关键词采纳,获得30
15秒前
15秒前
15秒前
Wy发布了新的文献求助10
16秒前
疯狂的慕灵完成签到 ,获得积分10
16秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Modern Epidemiology, Fourth Edition 5000
Digital Twins of Advanced Materials Processing 2000
Weaponeering, Fourth Edition – Two Volume SET 2000
Polymorphism and polytypism in crystals 1000
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Discrete-Time Signals and Systems 610
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 纳米技术 有机化学 物理 生物化学 化学工程 计算机科学 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 物理化学 电极 冶金 遗传学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6024222
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 7655056
关于积分的说明 16175614
捐赠科研通 5172608
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2767655
邀请新用户注册赠送积分活动 1751115
关于科研通互助平台的介绍 1637425