Super-Darcy flow behavior in fracture-confined porous media

多孔介质 机械 颗粒沉积 流体力学 雷诺数 磁导率 压力降 材料科学 多孔性 明渠流量 流量(数学) 大涡模拟 赫尔肖流 下降(电信) 粒子(生态学) 相对渗透率 外部流动 等温流动 沉积(地质) 密闭空间 微流控 计算流体力学 达西定律 球体 岩土工程 两相流 颗粒流 流线、条纹线和路径线 雷诺应力 粒径 毛细管压力 地质学 可压缩流
作者
Shuai Zhang,Qing Ma,Weiqiang Xie,Kai Liu,Yanlin Su,Mingxin Zhao,Zefan Wang,Jinpeng Zhao,Xiaoli Liu
出处
期刊:Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America [National Academy of Sciences]
卷期号:123 (29): e2613597123-e2613597123
标识
DOI:10.1073/pnas.2613597123
摘要

Particle deposition and migration within fractures can reorganize open void space into heterogeneous fracture-confined porous media (FCPM), yet the macroscopic flow behavior of these emergent systems remains unresolved. Here, Computational Fluid Dynamics–Discrete Element Method (CFD–DEM) simulations were used to resolve particle migration and deposition, whereas a coupled free-flow and seepage-flow model was employed to characterize fluid flow in FCPM. We find that at a fixed Reynolds number, modest particle deposition can lower the overall pressure drop relative to that of the initially open fracture. At high Reynolds numbers, the pressure drops across FCPM not only exceed Darcy’s law predictions (non-Darcy behavior) but, intriguingly, can also fall below them, which is a phenomenon we term super-Darcy behavior. This counterintuitive effect arises from flow exchange between the deposited porous region and the adjacent open region, which modifies eddy formation and growth, thereby broadening the main flow channel. This effect is pronounced when the permeability of the deposited porous region lies from 1 × 10 −12 to 1 × 10 −7 m 2 , identifying a permeability window in which deposition–migration most strongly couples pore-scale structure to fracture-scale hydraulics. This study reveals how particle deposition and transport govern macroscopic flow behavior in fractured channels, offering critical insights for fluid flow control and prediction from microfluidic devices to subsurface energy reservoirs.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

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
Albert完成签到,获得积分10
刚刚
1秒前
1秒前
kaia发布了新的文献求助10
2秒前
qingtong完成签到,获得积分10
2秒前
雨下听风完成签到,获得积分10
3秒前
落幕关注了科研通微信公众号
3秒前
星星发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
ACCEPT完成签到,获得积分10
4秒前
多喝点酒关注了科研通微信公众号
5秒前
5秒前
铁蛋发布了新的文献求助30
6秒前
思源应助crystalgu2011采纳,获得10
6秒前
8秒前
Nole应助奥美拉唑采纳,获得10
8秒前
荷包蛋发布了新的文献求助10
8秒前
在水一方应助ooouiiiq采纳,获得10
9秒前
11秒前
cdercder应助盒子采纳,获得10
11秒前
12秒前
12秒前
12秒前
13秒前
14秒前
14秒前
aslink完成签到,获得积分10
15秒前
Wells应助于行采纳,获得10
15秒前
17秒前
粉色娇嫩完成签到 ,获得积分10
17秒前
涂豆丝发布了新的文献求助10
18秒前
tn发布了新的文献求助10
18秒前
18秒前
19秒前
holy发布了新的文献求助10
19秒前
19秒前
共享精神应助kkkk采纳,获得10
19秒前
20秒前
朴素小鸭子完成签到,获得积分20
21秒前
lL完成签到,获得积分10
22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
The anomeric effect 1000
Principles of town planning: translating concepts to applications 1000
1 Peter and Christ's Descent to the Dead in Its Early Christian Reception 700
Nature-Inspired Computing: Concepts, Methodologies, Tools, and Applications 600
Perfectionism in School 600
Organizational Behavior 510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7730469
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9282136
关于积分的说明 20148263
捐赠科研通 7307902
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3303469
关于科研通互助平台的介绍 2456298
邀请新用户注册赠送积分活动 2311916