Numerical Solution of One-Dimensional Problem of Filtration with Suffosion Processes

  • А.Н. Сибин Altai State University Email: sibin_anton@mail.ru
  • Н.Н. Сибин Altai State University Email: sibin-777@mail.ru
Keywords: multiphase flow, porous medium, suffusion, phase transition, saturation

Abstract

In this paper, a mathematical model of isothermal internal erosion without deformation of a porous medium is studied. Removal of soil particles from a flow occurs at a certain value of filtration velocity. Mass conservation equation for water, moving solids and stationary porous skeleton along with Darcy's law for water and moving solid particles, and an equation for the suffosion intensity are utilized for a mathematical model of the problem. Problem formulation and development of the equation system are shown in section 1. There are the degenerate parabolic equation for water phase saturation, the elliptical equation for pressure, and the first order equation for porosity. The analogy with the classical Musket-Leverette model is also revealed. The numerical solution algorithm for a one-dimensional initial boundary value problem for internal soil erosion is proposed in section 2, and numerical solution results for the problem are presented in section 3. Values of speed and pressure of ground water, porosity and density of moving soil particles are obtained. Also, a brief overview of internal suffusion models is provided.

Downloads

Download data is not yet available.

Metrics

Metrics Loading ...

References

Антонцев С.Н., Кажихов А.В., Монахов В.Н. Краевые задачи механики неоднородных жидкостей. - Новосибирск, 1983.

Gard S.K., Pritchett J.W. Dynamics of gas -fluidized beds. Journal of Applied Phisics // Journal of Applied Phisics. - 1975. - Vol. 46, № 10.

Хабиров В.В., Хабиров С.В. Разработка газогидратов современными технологиями // Труды Института механики УНЦ РАН. - 2010.

Wang J., Walters D. A., Settari A., Wan R. G. Simulation of cold heavy oil production using an integrated modular approach with emphasis on foamy oil flow and sand production effects // 1st Heavy Oil Conference. - 2006.

Vardoulakis I., Stavropoulou M., Papanastasiou R. Hydro-Mechanical Aspects of the Sand Production Problem // Transport in Porous Media. - 1996. - 22.

Сибин A.Н. Математическая модель деформации мерзлого грунта вблизи термокарстовых озер // Сборник трудов Всеросс. молодежной школы-семинара «Анализ, геометрия и топология». - Барнаул, 2013.

Папин А.А., Сибин A.Н., Хворых Д.П. Об одной задаче фильтрации в условиях вечной мерзлоты // Сборник трудов 16 регион. конф. по математике «МАК-2013». - Барнаул, 2013.

Папин А.А., Сибин А.Н. Автомодельное решение задачи поршневого вытеснения жидкостей в пороупругой среде // Известия Алтайского гос. ун-та. 2016. № 1 (89). D0I:10.14258/izvasu(2016)1-27

Shishmarev K., Khabakhpasheva T., Korobkin A. The response of ice cover to a load moving along a frozen channel // Applied Ocean Research. - 2016. - № 59.

Шишмарев К.А. Постановка задачи о вязкоупругих колебаниях ледовой пластины в канале в результате движения нагрузки // Известия Алтайского гос. ун-та, - 2015. - Вып. 1/2 (85). D0I:10.14258/izvasu(2015)1.2-35

Токарева М.А. Двумерная задача фильтрации в тонком пороупругом слое // Известия Алтайского гос. ун-та. - 2013. - № 1-1 (77).

Tokareva M.A. Localization of solutions of the equations of filtration in poroelastic medium // Журнал Сибирского федерального ун-та. Серия: Математика и физика. - 2015. - Т. 8. - № 4.

Ахмерова И.Г., Папин А.А., Токарева М.А. Математические модели механики неоднородных сред. - Барнаул. - 2012. - Ч. I.

Рекомендации по методике лабораторных испытаний грунтов на водопроницаемость и суффозионную устойчивость. - Ленинград, 1983.

Papin A. A., Sibin A. N. Model isothermal internal erosion of soil // J. Phys.: Conf. Ser. - 2016. - Vol. 722(1).

Bonelli S. Erosion of Geomaterials. - UK, 2012.

Chetti A., Benamar A., Hazzab A. Modeling of Particle Migration in Porous Media: Application to Soil Suffusion // Transport in Porous Media. - 2016. - Vol. 113(3).

Папин А.А., Сибин А.Н. О разрешимости первой краевой задачи для одномерных уравнений внутренней эрозии // Известия Алтайского гос. ун-та. - 2015. - Вып. 1/2 (85). D0I:10.14258/izvasu(2015)1.2-25

Ахмерова И.Г. Разрешимость краевой задачи для уравнений одномерного движения двухфазной смеси // Журнал Сибирского федерального ун-та. Серия: Математика и физика. - 2012. -Т. 5, № 1.

Снарев А.И. Расчеты машин и оборудования для добычи нефти и газа. - М., 2010.

How to Cite
Сибин А., Сибин Н. Numerical Solution of One-Dimensional Problem of Filtration with Suffosion Processes // Izvestiya of Altai State University, 1, № 1(93) DOI: 10.14258/izvasu(2017)1-24. URL: http://izvestiya.asu.ru/article/view/%282017%291-24.