[发明专利]一种水热耦合的三维数值模拟方法

权利要求书

1.一种水热耦合的三维数值模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.裂隙岩体以非连续面作为约束进行网格划分，将裂隙岩体划分为多个实体单元，且实体单元的边界与既有的非连续面重合；

S2.在实体单元之间设置起粘结作用的节理单元或者界面单元；

S3.将非连续面处的节理单元或者界面单元标记为断裂；

S4.对裂隙岩体的岩石基质进行热传导计算；

S5.在步骤S3标记为断裂的节理单元或界面单元上进行裂隙内流体的热力学计算；

S6.在标记为断裂的节理单元或界面单元上进行流体与岩石基质进行热量交换的计算；

S7.重复上述步骤至完成所有裂缝的计算。

2.根据权利要求1所述的水热耦合的三维数值模拟方法，其特征在于，所述步骤S1中，裂隙岩体以节理、裂隙作为非连续面，采用四面体、六面体、二维/三维voronoi、三角形、四边形、其他任意多边形或者多面体中的一种或多种进行网格划分。

3.根据权利要求1所述的水热耦合的三维数值模拟方法，其特征在于，所述步骤S4中，岩石基质进行热传导的计算公式为：

式中：为岩石基质中在前一时步和当前时步的温度，Δt为时间步长，Q_s为岩石基质的热流速，Q_e为岩石基质和流体的热交换量，C_p为比热容，M为岩石基质质量。

4.根据权利要求3所述的水热耦合的三维数值模拟方法，其特征在于，所述步骤S5中，裂隙内流体的热力学计算公式如下：

式中：为裂隙内流体在前一时步和当前时步的温度，Δt为时间步长，Q_f为裂隙内流体的热流速，C_p为比热容，ρ_f为流体的密度，V为裂隙流体的体积。

5.根据权利要求4所述的水热耦合的三维数值模拟方法，其特征在于，所述步骤S6中，流体与岩石基质进行热量交换的计算公式如下：

式中：裂隙两侧边界上的岩石基质温度分别为和裂隙内流体的温度为T_f，裂缝的面积为A，岩石基质和流体的换热系数为h。