非均质多孔介质中复杂流动与输运的计算框架
数值分析
2022-12-22 v1 数值分析
计算物理
流体动力学
摘要
我们提出了一个灵活、可扩展的开源计算框架，名为 SECUReFoam，基于有限体积库 OpenFOAM(R)，用于高度非均质地质介质及其他多孔材料中的流动与输运问题。该框架将地质统计前处理与后处理工具与专门的偏微分方程求解器相结合。渗透率及其他物理属性的随机场通过连续或阈值化高斯随机场以及各种协方差/变异函数生成。生成过程基于该场的显式谱傅里叶分解，尽管比快速傅里叶变换方法计算量更大，但允许更灵活地选择统计参数，并可用于一般几何与网格。流动与输运方程针对单相与变密度问题求解，包含或不包含 Boussinesq 近似，并涵盖广泛的密度、黏度和弥散模型，包括双连续介质（双渗透率或双孔隙度）公式。本文详细给出了数学模型，并讨论和基准测试了用于处理非均质性、方程耦合与边界条件的数值策略，针对非均质 Henry 与 Horton-Rodgers-Lapwood 问题及其他测试用例。我们表明该框架能够处理大渗透率方差、黏性不稳定性以及大规模三维输运问题。
引用
@article{arxiv.2212.10961,
title = {Computational framework for complex flow and transport in heterogeneous porous media},
author = {Matteo Icardi and Eugenio Pescimoro and Federico Municchi and Juan H Hidalgo},
journal= {arXiv preprint arXiv:2212.10961},
year = {2022}
}