التحقيق العددي لسلوك السائل أثناء التدفق عبر الشقوق الخشنة تحت تأثير القص

فهم تدفق السوائل في كتل الصخور ضروري للهندسة تحت الأرض الحديثة، بما في ذلك استخراج الطاقة الكيميائية، وإزالة الملوثات النووية، واستخدام الهيدروكربونات، معقدًا بتأثيرات القص وخشونة السطح في الشقوق. استخدمت هذه الدراسة المحاكاة العددية للتحقيق في سلوك تدفق السوائل في الشقوق ذات خشونة السطح المختلفة تحت تأثير القص، حيث يكون اتجاه القص عموديًا على اتجاه التدفق. لوحظ أن التدفق غير الخطي للسائل له ارتباط قوي مع الضغط المحصور (Pz)، والخشونة (JRC)، وإزاحة القص (u). غالبًا ما ترتبط توليد تيارات الدوامة بوجود تعقيدات قناة التدفق وسرعة التدفق على مقياس ميكروسكوبي. يمكن لمعادلة فورشهايمر أن تصف عملية تكبير الظواهر غير الخطية بشكل جيد للغاية. تسبب الشق تحت الضغط (Pz) في تقليل النفاذية الهيدروليكية (T) بسبب الضغط. علاوة على ذلك، تتغير T بشكل كبير مع تقدم عملية القص. استنادًا إلى تحليل معاملات معامل فورشهايمر (β) ورقم رينولدز الحرج (Rec) المستخدمة لتحديد استجابة التدفق غير الخطي، يبدو أن زيادة Pz تسهل انتقال السائل إلى حالة تدفق غير خطي. على العكس، فإن القص له تأثير معاكس ويقلل من الميل نحو التدفق غير الخطي.