考虑分形维数和接触面积影响的粗糙壁裂缝非线性流动行为研究

这项研究的重点是在格子Boltzmann方法的框架内研究沿具有接触区域的粗糙壁裂缝的非线性流动行为。数值结果表明，在压力场、速度场和涡量场分析中，断面粗糙度同时控制平流孔径和涡流孔径。随着分形维数从D = 2.0增加到D = 2.4，涡流体积分数从28%增加到40%。基于Forchheimer方程的参数分析进一步表明，涡量场的增强有助于增强非线性流动行为。分形维数和接触面积这两个相互竞争的角色极大地影响了非达西流动模式。分形维数是影响低接触比下流动非线性的主要因素，而接触面积主导着高接触比下的非线性流动行为。接触比的增加加强了边界效应，从而大大增加了涡流区的体积，增强了流场的非线性。这些观测结果为基于涡度分析分析沿裂缝的流动行为提供了一条有希望的途径，并启发了人们对分形维数和接触面积之间对非线性流动行为影响的竞争机制的理解。