Granica laminarnego przepływu wody w obsypce żwirowej studni eksploatacyjnej

• Autorzy: Matyka M. , Mądrala M.

Warianty tytułu

EN

The boundary of the laminar water flow in the filter pack of a pumping well

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

EN

Structural changes of aquifers, resulting from a higher velocity of water entering a screen, may occur in the zone around wells ’ screen. Well discharge rate equations assume a laminar flow and agreement with the Darcy s law. Thus, the admissible velocity of water entering the screen should not exceed a certain limit. In this research, the microstructure of water flow velocity in the well s filter pack was studied. We took a picture of the internal structure of the aquifer s pore media in an in situ undisturbed soil sample. Because of the lack of a clear definition of the characteristic length scale in the Reynolds number, we propose to use additionally n - a dimensionless value describing the distribution of kinetic energy in the system - as a criterion for changing the flow nature. We based the study on numerical simulations offluid flow in pore space. We used the Lattice-Boltzmann Method (LBM) to simulate water flow in the filtered zone. We find that in a real porous system of the filter pack with a porosity of n = 0.49, as opposed to highly porous material at n = 0.9, the values of n increase with the decreasing and increasing Reynolds number. The distribution of the velocity field in the analyzed sections also shows the formation ofprivileged waterflow paths and the formation ofvortex structures for high flow velocities.

Słowa kluczowe

PL

obsypka żwirowa; pompy wodne; przepływ w ośrodku porowatym; matoda LBM; numer uczestnictwa

EN

filter packs; water wells; pore-scale flow; Lattice Boltzmann Method; participation number

• Wydawca: Państwowy Instytut Geologiczny - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Przegląd Geologiczny
• Rocznik: 2017
• Tom: Vol. 65, nr 11/2
• Strony: 1334--1338
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Matyka M.

• Wydział Fizyki i Astronomii, Uniwersytet Wrocławski, pl. Maksa Borna 9, 50-204 Wrocław

autor

Mądrala M.

• Instytut Nauk Geologicznych, Uniwersytet Wrocławski, pl. Maksa Borna 9, 50-204 Wrocław

Bibliografia

• · 1. ANDRADE JR. J.S., COSTA U.M.S., ALMEIDA M.P., MAKSE H.A., STANLEY H.E., 1999 - Inertial Effects on Fluid Flow through Disordered Porous Media. Phys. Rev. Lett., 82: 5249-5252.
• · 2. BEAR J., CHENG A., 2010 - Modeling groundwater flow and contaminant transport. Springer, Netherlands.
• · 3. BERNSDORF J., BRENNER G., DURST F., 2000 - Numerical analysis of the pressure drop in porous media flow with lattice Boltzmann (BGK) automata. Comp. Phys. Comm., 129 (1-3): 247-255.
• · 4. CHAI Z., SHI B., LU J., GUO Z. 2010 - Non-Darcy flow in disordered porous media: A lattice Boltzmann study. Comput Fluids, 39 (10): 2069-2077.
• · 5. DĄBROWSKI J., MYSIAK M. 1971 - Wytyczne obliczeń dopuszczalnych prędkości wlotowych wody do studni. Wyd. Geol., Warszawa.
• · 6. HAUSSENER S., JERJEN I., WYSS P., STEINFELD A., 2012 - Tomography-based determination of effective transport properties for reacting porous media. J Heat Transf, 134(1): 012601-012608.
• · 7. GONET A., MACUDA J., ZAWISZA L., DUDA R., PORWISZ J. 2011 - Instrukcja obsługi wierceń hydrogeologicznych. Wyd. AGH, Kraków.
• · 8. HELLSTRÖM J.G.I., LUNDSTRÖM T.S., 2006 - Flow through Porous Media at Moderate Reynolds Number. [W:] 4th International Scientific Colloquium: Modelling for Material Processing. University of Latvia, Riga, Latvia, June 8-9: 129-134.
• · 9. HSIEH H. T., BROWM G.O., STONE M.L., LUCERO D.A. 1998 - Measurement of porous media component content and heterogeneity using gamma ray tomography. Water Resour. Res., 34 (3): 365-372.
• · 10. JONES S.C., 1987 - Using the inertial coefficient, b, to characterize heterogeneity in reservoir rock. [W:] SPE 16949, presented at SPE Annual Technical Conference and Exhibition. Dallas, Texas, USA; September: 27-30.
• · 11. SKOLASIŃSKA K. 2000 - Przeobrażenia osadów doliny rzecznej w warunkach infiltracji wód powierzchniowych na przykładzie poznańskich ujęć wód wody. [Rozpr. dokt.]. UAM, Poznań.
• · 12. SUCCI S., 2001 - The Lattice Boltzmann Equation for Fluid Dynamics and Beyond (Numerical Mathematics and Scientific Computation). Oxford University Press.
• · 13. STANLEY H.E., ANDRADE J.S. 2001 - Physics of the cigarette filter: fluid flow through structures with randomly-placed obstacles. Physica A, 295 (1-2): 17-30.
• · 14. WANG S., FENG Q., HAN X.A, 2013 - Hybrid Analytical/Numerical Model for the Characterization of Preferential Flow Path with Non-Darcy Flow. PLoS ONE 8(12): e83536.
• · 15. ZENG Z., GRIGGA G., 2006 - Criterion for Non-Darcy Flow in Porous Media. Transport in Porous Media, 63: 57-69.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).