FEMLAB在地球科學、地質、地熱、地層水、井、火山、環境污染防治的應用
環境問題(水、溫度、養份、污染物、自然棲息
石油移動 (鑽探區之單相流、雙相流,應用於流速改變下之不同流體定律)
地球物理研究(藉由聯結核心模組模擬電磁感測器與探針)
硬質與軟質岩石的探究(溫度與壓力;階段變化、岩漿流動、以及更多…)


地球科學模擬內建的應用模式



達西定律 (Darcy's law)。描述在飽和多孔性物質因壓力差或重力位能產生的慢速流動,包含有壓力分析,流體力學水頭和壓力水頭分析。


理查方程式 (Richards equation)。描述在不同的多孔性飽和層的流體流動,包含有壓力和流體力學水頭和壓力水頭分析。
溶解物輸送現象 (Solute transport)。
變異的飽和流動 (Variably saturated flow)。


熱傳分析 (Heat transfer: convection and conduction in porous media)。多孔性材質的熱對流和熱傳導分析。


流場分析 (Brinkman and Navier-Stokes)。描述在多孔性物質的液體流動,流動速度快到足以讓能量消散,因剪應力不能忽略,例如在井、河流或水層破裂面的近處。
提供數十個立即可用的應用範例!

    ◆模擬火山現象,岩漿流動、電位能和磁場耦合分析 ◆模擬水平多邊井的多孔彈性介質分析

     

    地球科學模組的主要特色



    材料資料庫提供計算需要的屬性,描述系統中非等向性熱對流和熱傳導的材質。
    提供描述如地熱現象的輻射熱源輸入界面。
    可以選擇從剖面的速度和環繞固體顆粒的流場所得到結果以增加熱散佈。


    分析開放性系統和多孔性材質的流場分析,可以自由結合不同流場性質的傳輸現象。


    可選擇使用耳熟能享的分析計算數學式,或任意內插實驗數據和數學運算式,可以評估在不同的飽和多孔性傳播媒介中的非線性保持和滲透。
    選擇性的建模核取方塊,用以描述在動態或非動態區域的流場。
    可以同時輸入化工輸送的性質。
    透過內建的吸附定律或自建方程式,來計算溶液中溶解物的遷移。
    內建流體動力學的分散張量輸入項。
    邊界條件可以描述經過鄰近但未建模區域的通量。
    可以選擇設定時間限制條件,和在端點或邊緣的通量。


    提供從自然環境領域的流場分析、石油工程和自然研究等等數十個範例模型。


    包含FEMLAB基本模組提供的所有功能,包含無限制的多重物理耦合能力、定義的統馭方程式和自行定義描述式的材料屬性。


    地球科學模組


    FEMLAB 3.1版增加的地球科學模組,專門研究地球物理和環境問題,FEMLAB提供各式各樣內建的相關物理偏微分方程模式和範例模型。允許使用者結合自訂的統馭方程式,自由定義物理意義的數學式,容易耦合所有物理方程式,以分析簡單或很具挑戰性的問題。

    地球科學模組提供豐富範例,可以研究地質現象和各種領域的應用問題,包含有自由表面流、地下水流、不同
    多孔性材質的流場、熱傳和化工傳輸現象。在FEMLAB所建立的式子,可以清楚說明複雜且非單一定值來表示的的固體、液體或流固系統,也提供可驗證的基準範例,用以測試其他問題的基準。另外,其他範例尚包含多重耦合現象,不管是多孔彈性分析的變形或是具有電動流的電磁數學方程式,這些的範例都可以當成是學習的例子,也可以建立在其之上而直接修改。

    許多物理現象,包含流體流動、熱傳和溶解物質的傳輸流動應用模式,都包含在地球科學模組裡,新的FEMLAB版本提供Richards' Equation,專門針對在不同的多孔性飽和材質的液體流動現象,這個應用模式提供一個非線性流動定律,像是流動保持和滲透能力;Darcy’s Law的應用模式,整合力、壓力和重力位能;溶解傳輸應用模式則提供移動過程中貼附固體和因速度變異的溶解物擴散;熱傳應用模式架構在各種固體、液體和氣體傳播媒介上的熱傳屬性計算,以及描述隨地層深度和地熱所改變的相對背景溫度、熱對流和熱傳導方程式。


    ( 上圖 ) 多孔性輸送介質的水流速




    ( 下圖 ) 飽和與非飽和流區示意圖



    FEMLAB模擬特點


    FEMLAB專門以有限元素方法求解偏微分方程式,是多重物理耦合 數值模擬分析的先趨和領導廠商, 具備強大的數值功能,下列是此軟體的特色:

    無限制方程組數量的多重物理量耦合分析能力(Multiphysics)。


    "Equation Modeling",可使用通用式(General Forms),快速容易建立任意PDE系統的模型。
    "Physics-to-code",可執行MATLAB程式最佳化及參數分析。


    提供CAE模擬完整解決方案(由前處理、解題、到後處理一手包辦 ), 並提供solidworks 的整合介面。
    提供FEMLAB模型的MATLAB source codes。


    全自動化可自動適應的網格產生程序,並具備詳盡而互動式的網格尺寸控制功能。
    延伸模型庫中有近百個以上,收錄有各範例相關原理的文件。
    互動式的後處理程序,可視覺化變數解的任意函數。
    與Matlab及其Toolbox或 Simulink完全整合。
    使用者可自訂任意PDE。



    透過格點上的量測數據載入,提供FEMLAB定義地貌各種屬性,並自動內差數 據於計算網格上

 



 

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