HydroGeoSphere/功能本构关系

此处描述的指令可用于修改多孔介质、离散裂隙或双重连续介质的默认变饱和特性。在发出这些指令之前，需要选择应将它们应用于哪种类型的介质，如第5.8.1节中所述。

对于每个指令，我们将再次指示其范围（即.grok, .mprops, .dprops, .fprops）。请记住，如果在前缀.grok文件中使用指令，它将影响当前选择的区域集，而在属性（例如.mprops）文件中，它只会影响其所属的命名材料。

非饱和Brooks-Corey函数...结束

范围：.grok .mprops .fprops .dprops

导致grok使用Brooks-Corey函数（公式2.5）来描述介质的本构关系，并开始读取定义函数的一组指令，直到遇到结束指令。

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非饱和van Genuchten函数...结束

范围：.grok .mprops .fprops .dprops

导致grok使用Van Genuchten函数（公式2.7）来描述介质的本构关系，并开始读取定义函数的一组指令，直到遇到结束指令。

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前两个指令用于在Brooks-Corey或Van Genuchten方法之间进行选择，以定义函数。在任何一种情况下，如果没有发出其他指令，则将使用表5.11、表5.13和表5.16中给出的默认函数参数值，分别用于多孔介质、离散裂隙和双重连续介质。

对于多孔介质和双重介质，这些指令会覆盖伪土壤默认值，以便将相对渗透率因子应用于水平和垂直流动。

以下指令可用于修改定义本构关系的参数

残余饱和度

范围：.grok .mprops .fprops .dprops

1. val 残余水饱和度 $S_{wr}$。

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Alpha

范围：.grok .mprops .fprops .dprops

1. val 指数alpha ${\alpha }$ [L⁻¹]。

对于Brooks-Corey函数，此参数将根据入气压力自动计算。如果使用此指令，系统将提示您输入入气压力，然后grok将停止。

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Beta

范围：.grok .mprops .fprops .dprops

1. val 指数beta ${\beta }$。

对于van Genuchten函数，此参数必须大于1.0。如果输入的值小于1.0，系统将发出警告，并且grok将停止。此值用于根据公式2.9计算${\nu }$。

对于Brooks-Corey公式，此值用于重新计算公式2.6中的指数，除非指令指数先前已用于此材料。

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孔隙连通性

范围：.grok .mprops .fprops .dprops

1. val 孔隙连通性 $l_{p}$。默认值为0.5。

请注意，0.5的孔隙连通性默认值是van Genuchten公式推荐的值，因此您可能需要为Brooks-Corey公式重新定义它。在这种情况下，推荐的值为2.0。

对于Brooks-Corey公式，此值用于重新计算公式2.6中的指数，除非指令指数先前已用于此材料。

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入气压力

范围：.grok .mprops .fprops .dprops

1. val 入气压力 [L]。

对于Brooks-Corey函数，此值用于根据公式2.5计算${\alpha }$ [L⁻¹]。

对于van Genuchten函数，此参数未使用。如果使用此指令，系统将提示您将其删除，然后grok将停止。

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指数

范围：.grok .mprops .fprops .dprops

1. val 公式 2.6 中的指数，用于计算 Brooks-Corey 函数中的$k_{r}$。默认情况下，指数会根据${\beta }$和$l_{p}$自动计算。此指令允许您输入不同的值。

对于van Genuchten函数，此参数未使用。如果使用此指令，系统将提示您将其删除，然后grok将停止。

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最小相对渗透率

范围：.grok .mprops .fprops .dprops

1. val 最小相对渗透率。在模拟过程中，模型将选择此处指定的最小值和从活动函数（Van Genuchten 或 Brooks-Corey）计算出的值之间的最大相对渗透率值。此选项可以改善非线性解的收敛性。

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以下指令可用于使用为介质定义的 Van Genuchten 或 Brooks-Corey 参数生成压力-饱和度和饱和度-相对渗透率表格。除了上面定义函数的指令外，这些其他指令还会影响表格数据的属性。

表格平滑因子

范围：.grok .mprops

1. val 较小的值会导致生成更多点，从而创建更平滑、更准确的表格。默认值为 1 × 10⁻³。

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表格最小压力

范围：.grok .mprops

1. val 压力-饱和度表格中的最小压力值。默认值为 -1000。

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表格最大 s-k 斜率

范围：.grok .mprops

1. val 饱和度-相对渗透率曲线在接近完全饱和时最大斜率。默认值为 100。

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从非饱和函数生成表格

范围：.grok .mprops

此指令根据先前定义的函数参数生成表格，并将压力饱和度数据写入文件 prefixo.p_s_table。材料.dat以及饱和度-相对渗透率数据到文件 prefixo.s_k_table。材料.dat。这些文件以 Tecplot 兼容格式写入，因此可以轻松绘制。文件中的表格值可以复制到 .mprops 文件中，以用于第 5.8.3.5 节中描述的非饱和表格指令。

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示例

例如，如果在以下 Van Genuchten 函数参数定义在.mprops文件

unsaturated van genuchten functions
alpha
2.25
beta
1.89
residual saturation
0.16

minimum relative permeability
1e-2

table smoothness factor
1e-2

table minimum pressure
-10.

generate tables from unsaturated functions

end ! functions

中，则压力-饱和度输出文件的内容将为

Title = "test.mprops/porous medium"
# Van Genuchten function:
# Residual water saturation         0.160000
# Alpha                             2.25000
# Power index (beta)                1.89000
# Pore connectivity                 0.500000
# Computed power index (gamma)      0.685218
# Minimum relative permeability     0.100000E-01
# Table minimum pressure          -10.0000
# Table maximum s-k slope         100.000
# Table smoothness factor           0.100000E-01
variables="Pressure","Saturation"
zone t="Pressure - Saturation"
#unsaturated tables
#pressure-saturation
-10.0000000000000       0.174869375404582
-7.50000000000000       0.181552629607745
-5.00000000000000       0.196301039876425
-3.75000000000000       0.212424751627904
-2.50000000000000       0.247430530192203
-1.87500000000000       0.284639681867462
-1.25000000000000       0.361026934163956
-0.937500000000000      0.435114163471319
-0.625000000000000      0.564528209032747
0.000000000000000E+000  1.00000000000000
#end ! pressure-saturation

用于定义表格的值作为注释包含在内，用于将表格数据合并到.mprops文件中的指令也是如此。

图 5.15 是生成的本构关系图。请注意，.mprops文件和材料名称用于形成 Tecplot 标题，并显示在图中

图 5.15：使用函数参数生成表格本构关系的示例

如果需要，.mprops文件可以修改为使用表格关系。建议保留用于生成表格数据的 Van Genuchten 参数，可以作为注释或放在跳过...跳过部分中。对于我们的示例，我们可以执行以下操作

skip on
unsaturated van genuchten functions
...etc...
end ! functions
skip off

unsaturated tables
pressure-saturation
-10.0000000000000       0.174869375404582
-7.50000000000000       0.181552629607745
-5.00000000000000       0.196301039876425
-3.75000000000000       0.212424751627904
-2.50000000000000       0.247430530192203
-1.87500000000000       0.284639681867462
-1.25000000000000       0.361026934163956
-0.937500000000000      0.435114163471319
-0.625000000000000      0.564528209032747
0.000000000000000E+000  1.00000000000000
end ! pressure-saturation

saturation-relative k
0.000000000000000E+000  1.000000000000000E-002
0.500000000000000       2.340977494655262E-002
0.750000000000000       0.180180362276789
0.875000000000000       0.398602012758378
0.937500000000000       0.591618307040100
1.00000000000000        1.00000000000000
end ! saturation-relative k
end ! unsaturated tables

我们现在将继续讨论可用于定义表格关系的指令。