甲烷水合物储层模型的全联立牛顿策略
计算物理
2019-05-31 v1 数值分析
地球物理
摘要
海洋天然气水合物系统的特征在于基本水饱和多孔介质中高度动态的传质-反应过程，这些过程与固相天然气水合物、游离气和水相中溶解甲烷之间的热力学相变相耦合。这些相变高度非线性且强耦合，导致数学模型快速切换相态，并给经典牛顿法带来严重的收敛问题。处理此类相变的常用方法之一是主变量切换（PVS）方法，其中主变量的选择是在牛顿循环**之外**根据相态局部调整的。为确保相态被准确判定，PVS 策略需要额外的迭代循环，对于高度非线性问题这可能相当昂贵。对于甲烷水合物储层模型，PVS 方法表现出较差的收敛行为，并常导致极小的时间步长。为克服此问题，我们开发了用于处理相变的非线性互补约束方法（NCP），并将其实现于采用活跃集策略的非光滑牛顿线性化方案中。在此，我们给出数值方案，并基于黑海高度动态的地质环境通过场尺度应用展示其鲁棒性。
引用
@article{arxiv.1905.12978,
title = {An all-at-once Newton strategy for methane hydrate reservoir models},
author = {Shubhangi Gupta and Barbara Wohlmuth and Matthias Haeckel},
journal= {arXiv preprint arXiv:1905.12978},
year = {2019}
}
备注
submitted to Computational Geosciences on 4 Feb. 2019. Currently under review