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三维增强型地热系统中裂缝演化的热-水-力耦合模型 SCI论文数值模型复现。模型关键点与实现方法: (1)建立 2 km×2 km×2 km 三维增强地热储层模型,在储层中布置单一平面裂缝,并设置注采井穿过裂缝形成定向流动通道。 (2)采用全耦合 THM 框架,统一求解渗流、传热与岩体变形,并显式考虑热致裂缝开度演化。 (3)渗流场基于 Darcy 定律与质量守恒方程,考虑孔压、流体黏度、密度及重力效应。 (4)力学场采用线弹性多孔介质模型,引入 Biot 有效应力与热应变,描述温度和孔压对变形的耦合作用。 (5)传热场同时考虑导热与对流,采用等效热容和等效导热系数处理孔隙介质热响应。 (6)裂缝热开度由热收缩公式计算,并通过立方律与渗透率关联,实现开度—渗流动态反馈。 (7)初始条件取 250 ℃和静水压力;设置 40 ℃、70 ℃两组注入温度,注入流量 150 kg/s,生产井定压 30 MPa。 (8)外边界热学绝热、水力不渗透;力学边界施加原位三向主应力,并采用滚动约束限制法向位移。 (9)数值求解在 COMSOL 中采用有限元全耦合求解器,时间离散使用 BDF 自适应步长,非线性采用 Newton-Raphson 迭代。 (10)网格采用基质四面体、裂缝三角形、井筒线单元,并在裂缝尖端和井筒交汇区局部加密后进行网格收敛验证。
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