1.3.2　数值模拟与多孔介质渗流模拟

多孔介质渗流问题的数值模拟是基于流体力学分析和解释流场分布特性的方法，其基础为计算流体力学。计算流体力学是近年来随着计算机模拟技术的快速发展，利用流体力学理论、计算机技术和数值分析等交叉融合产生的一门应用基础学科，计算流体力学的出现弥补了物理试验研究和理论推导两种方法的不足，具有多方面的优势：①相比于试验研究，能够节约巨大成本，减少试验周期，对于选择理想压力水头有很强的指导作用；②应用范围更广，机动性强，可以灵活设置多种初始条件和边界条件；③相比于理论推导，数值模拟能够解决更多的实际问题，计算结果的精度也能够满足要求。④通过对多种压力水头的模拟，对于采用新的试验研究方法和理论有一定的启发和补充作用。

随着计算机技术的飞速发展，尤其是云计算开发和超级计算机的广泛应用，对于计算流体力学的发展有着巨大的推动作用。其中关于渗流场的数值模拟非常多，涉及领域也很广泛。许多学者首先以煤、气两相流为模型，利用FLUENT软件对多孔介质的进气路线进行了模拟；于荣泽等对低渗透的多孔介质进行了变渗透率的数值模拟，得出了不同地层渗流的分布范围；宋永占等利用FLUENT软件对重力坝坝基的渗流场问题进行了模拟研究，得出了渗流场模拟结果与理论求解法的计算结果之间误差不超过3%；李作勤等对防渗墙堤基的渗流场进行了模拟，分析得到了不同厚度防渗墙的渗流场与防渗效果；孟祥奎等对多孔介质内部压降的影响因素进行了FLUENT模拟研究，得到在速度较小时压降随多孔介质长度呈直线变化，速度增大后，压降随多孔介质长度呈二次方变化。这些都为进一步研究大孔隙介质渗流特性提供了有力依据。