地下水流模組更新

COMSOL Multiphysics® 5.3 版本針對地下水流模組的用戶新增了三個邊界條件:井、內壁和薄屏障。

請閱讀以下內容,了解“地下水流模組”的這三個新功能。

 

新增井邊界條件

達西定律介面、Richards 方程 介面和兩相達西定律介面現在包含一個可更輕鬆地模擬井的選項。新增的井邊界條件可以選擇注水井或生產井為活動的三維邊或二維點。井特徵的設置包括輸入井直徑、選擇井類型和指定注水壓力或質量通量。

 

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Saturation after 365 days in a 5-spot injection pattern (1/4 symmetry) modeled using the Two-Phase Darcy's L使用兩相達西定律介面及異向性材料屬性模擬的 5 點注水模式(1/4 對稱),在注水 365天後達到飽和。注水井位於正方形的右上角,生產井位於正方形的左下角

新的內壁邊界條件

達西定律介面、Richards方程介面和兩相達西定律介面現在可以定義薄內壁。內壁特徵適用於避免對多孔介質中嵌入的不能滲透的薄結構(如擋土牆、固定板、平板等)進行網格生成,從而減少了計算時間和資源。

 

新的薄屏障邊界條件

在達西定律介面和 Richards 方程 介面中,現在您可以使用薄屏障 邊界條件在內部邊界上定義可滲透壁。這些內部邊界通常用於表示滲透性較低的薄結構。使用薄屏障邊界條件,您可以避免對類似土工織物或多孔板等薄結構進行網格生成,從而減少了計算時間和資源。

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新的裂隙中的稀釋物種輸送介面

通常來說,裂隙的厚度相對於其長度和寬度尺寸非常小。在模擬這類裂隙中的化學物種輸送時必須對裂隙表面的厚度進行網格生成,而由於裂隙尺寸方面的較大差異,使其寬高比非常大,因此這類模擬通常非常困難。新的裂隙中的稀釋物種輸送介面將裂隙視為殼,因此僅需要將橫向尺寸生成為表面網格。

 

此介面支持定義平均裂隙厚度,以及裂隙可視為多孔結構這類情況中的孔隙率。對於化學物種輸送,此介面中可以定義有效的擴散率模型來包含孔隙率效應。對流傳遞可以耦合到薄膜流動介面,或通過包含您自己的方程來定義通過裂隙的流體流動。此外,還可以將化學反應定義為發生在裂隙內、其表面上或在裂隙周圍的多孔介質中。

An example illustrating the transport of diluted species along a somewhat curved fracture surface.

沿輕微彎曲的裂隙表面傳遞稀物質。彎曲表面上含壓印的蛇形路徑通過存在流動和化學物種輸送的表面

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多孔介質稀釋物種輸送介面中的裂隙表面

在含裂隙的多孔三維結構中進行傳遞的情況中,新的裂隙邊界條件支持模擬薄裂隙中的傳遞,而不必將其生成網格為三維實體。裂隙 邊界條件包含在多孔介質稀釋物種輸送 介面中(見圖),且其設置與裂隙中的稀釋物種輸送介面中的相同(詳見前面的描述)。流體流動和化學物種輸送在三維多孔介質結構以及裂隙中的流體流動和化學物種輸送之間無縫耦合。

 

下圖顯示了多孔反應器模型中的濃度場。此模型中,扭曲的裂隙將反應物從左到右“洩漏”到較遠的多孔催化劑中,其速度要比多孔介質傳遞的速度快。這是因為與周圍的多孔催化劑相比,裂隙表面的平均孔隙率要高得多,從而得到更快的質量傳遞速率。

A fracture surface model, created with COMSOL Multiphysics version 5.3.

通過三維反應器的濃度等值線和裂隙表面的表面濃度。裂隙表面的質量傳遞速率較高,使大量未反應的物質滲透(從右到左)到催化劑床中。我們可以看到,裂隙表面從右到左濃度的變化非常小(從 0.63 變為 0.62 mol/m3