Skip to main content
SUPERVISOR
Kayghobad Shams
کیقباد شمس اسحاقی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mehrdad Khamforoush
مهرداد خامفروش

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی شیمی
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1381

TITLE

Investigation of percolation properties and permeability of 3-dimensional anisotropic and heterogeneous fracture networks
Percolation properties and permeability of heterogeneous and anisotropic three-dimensional fracture networks are studied numerically. Both models composed of mono-disperse plane hexagons. In heterogeneous fracture networks, the fracture centres distributed non-uniformly according to a Gaussian correlated field in space, and the fracture orientations are isotropic. In anisotropic fracture networks, the fractures are directed in an anisotropic way according to Fisher distribution with uniform distribution of their fracture centres. Finite-size-scaling method is used to extrapolate the percolation thresholds of infinite networks. The influences of degree of heterogeneity and angular dispersion parameter on percolation thresholds of fracture networks are analyzed. In heterogeneous fracture networks, increased degree of heterogeneity and correlation length increases the percolation threshold of the networks. For anisotropic networks percolation thresholds of three models of anisotropic three-dimensional (3D) fracture networks have been calculated numerically. The first model is when the fracture networks are comprised of one family of fractures that are distributed in an anisotropic manner about Z-direction. We call this model mono-polar anisotropic fracture network (MFN). The second model is when the fracture networks are comprised of two groups of fractures that are distributed in an anisotropic manner about two orthogonal mean directions, i.e., Z- and X-directions. We call this model bipolar anisotropic fracture network (BFN). The second model is when three groups of fractures are distributed about three orthogonal mean directions, that is Z-, X-, and Y-directions. We call this model tripolar anisotropic fracture network (TFN). The effect of anisotropicity on percolation thresholds in X-, Y-, and Z-directions is investigated. We have revealed that increased anisotropicity in MFN leads into decreased percolation thresholds in both X- and Y-directions, and in these two directions percolation thresholds in anisotropic networks demonstrate a declining trend as anisotropicity goes up. However, in the Z-direction the trend is the opposite. In BFN and TFN as the anisotropicity of networks increases, the percolation thresholds in X-, Y-, and Z-directions span the range of 2.3 to 2.0, where 2.3 and 2.0 are extremums of percolation thresholds for isotropic and non-isotropic orthogonal fracture networks, respectively. The fracture networks are triangulated via an advancing front technique and the macroscopic permeability of both networks are determined by solving the two-dimensional Darcy equation in each fracture. The macroscopic pressure gradient of the system is related to flow problem by an effective permeability; this permeability is averaged over a large number of independent statistical realizations of the fracture .....
خواص تراوایی شامل آستانه تراوش و ضریب تراوایی دردو نوع شبکه ترک سه بعدی هتروژن و غیر ایزوتروپیک بصورت جداگانه بررسی شد. هردونوع شبکه ترک از شش ضلعیهای منظم هم اندازه ساخته شده‌اند. در شبکه هتروژن مراکز ترکها براساس یک میدان گوسی همبسته بصورت غیریکنواخت درفضای داخل یک واحد ساختمانی مکعب شکل توزیع شده‌است و ترکها بصورت ایزوتروپیک درفضا جهت‌گیری شده‌اند. در شبکه ترکهای غیر ایزوتروپیک مراکز ترکها بصورت تصادفی توسط یک تابع توزیع یکنواخت در فضای داخل واحد ساختمانی توزیع شده‌است و ترکهای آنها بر اساس تابع توزیع فیشر بصورت غیر ایزوتروپیک جهت‌گیری شده‌اند.آستانه تراوش در شبکه ترکهای هتروژن باافزایش میزان ناهمگونی سیستم افزایش پیدا می‌کند و افزایش طول همبستگی میدان گوسی اندکی این رفتار را شدت می بخشد. مقدار ضریب تراوایی در شبکه ترکهای هتروژن باافزایش میزان ناهمگنی و افزایش طول همبستگی نسبت به حالت همگن کاهش پیدا می‌کند. در حقیقت با افزایش میزان ناهمگنی و افزایش طول همبستگی، سیستم از حالت همگن دور می‌شود لذا احتمال حضور ترکها در داخل فضای واحد ساختمانی تشکیل دهنده شبکه ترکها بصورت غیر یکنواخت و تصادفی در مناطقی با افزایش و در مناطقی دیگر با کاهش مواجه می‌شود. بهمین دلیل تعداد برخوردها به ازاء هر شی‌ء افزایش یافته و آستانه تراوش نسبت به حالت همگن در دانسیته‌های پایین‌تری رخ می‌دهد. این طریقه آرایش ترکها به ایجاد خوشه‌های ایزوله شده در داخل شبکه کمک نموده ازتعداد خوشه‌های پیماینده شبکه می‌کاهد که علت اصلی کاهش ضریب تراوایی در مقایسه با حالت همگن است. در حالت غیر ایزوتروپیک آستانه تراوش در سه خانواده مختلف از شبکه ترکهای غیر ایزوتروپیک بررسی شد و ضریب تراوایی خانواده اول محاسبه گردید. اختلاف این سه نوع شبکه در طریقه توزیع بردارهای نرمال ترکها حول جهات سه‌گانه است. در شبکه نوع اول ترکها فقط حول جهت Z- پراکنده شده‌اند در شبکه نوع دوم ترکها حول دوجهت Z- و X- جهت‌گیری شده‌اند ودر شبکه نوع سوم سه گروه از ترکها حول هر سه جهت X- ، Y- و Z- جهت گیری شده‌اند. میزان انحراف از حالت ایزوتروپیک توسط ثابت فیشر ? کنترل می‌شود. در شبکه نوع اول با افزایش ? آستانه تراوش در جهت Z- از مقادیر متناظر در جهات X- و Y- بزرگتر می گردد یعنی در دانسیته ثابت شانس تراوش در جهت Z- کمتر از شانس تراوش در جهات X- و Y- می‌باشد. زیرا بخاطر نحوه جهت‌گیری ترکها حول قطب Z- از برخورد میان آنها در جهت Z- نسبت به دو جهت دیگر ممانعت بعمل می‌آید. لازم به ذکراست که بعلت متقارن بودن توزیع فیشر حول جهت Z- مقادیر آستانه تراوش در جهات X- و Y- یکسان است. نحوه تغییرات ضریب تراوایی در شبکه ترک غیرایزوتروپیک نوع اول در هماهنگی کامل با نتایج تحلیلی بدست آمده از مدل سنو[11] است. برای شبکه ترکهای غیرایزوتروپیک نوع دوم در ? ثابت آستانه تراوش در جهات Z- و X- برابرند ودر دانسیته ثابت شانس رسیدن به تراوش در جهت Y- نسبت به هردوجهت Z- و X- بیشتر است. در شبکه نوع سوم چون سه دسته .....

ارتقاء امنیت وب با وف بومی