基于一致多维网格上拟有限差分的三维离散裂缝矩阵模型中的流动与运移
计算工程、金融与科学
2022-07-27 v1 数值分析
数值分析
摘要
我们提出了一个综合工作流，使用离散裂缝矩阵方法模拟裂缝性多孔介质中的单相流动与运移。该工作流有三个主要部分：（1）用于三维裂缝网络及其周边一致网格生成的方法，（2）使用二阶拟有限差分方法对控制方程进行离散化，以及（3）面向高性能计算环境的数值方法实现。还提供了一种创建围绕裂缝网络的体积的一致Delaunay四面体化的方法，其中裂缝网格的三角形单元是体积网格中的面，该方法解决了常见出现并降低网格质量的病态情况。我们的开源地下模拟器使用过程核的层次结构（每个物理过程一个核），允许裂缝和基质域的强耦合与弱耦合。我们提供了基于流动和运移解析解的验证测试以及数值收敛性测试。我们还提供了该方法在复杂裂缝网络中的多种说明。在第一个示例中，我们通过考虑两种场景来证明该方法的鲁棒性：裂缝网络作为流动的屏障、作为主要通道，或提供与周围基质相同的阻力。在第二个测试中，展示了通过包含257条裂缝的三维随机生成网络的流动与运移。
引用
@article{arxiv.2112.12592,
title = {Flow and Transport in Three-Dimensional Discrete Fracture Matrix Models using Mimetic Finite Difference on a Conforming Multi-Dimensional Mesh},
author = {Jeffrey D. Hyman and Matthew R. Sweeney and Carl W. Gable and Daniil Svyatsky and Konstantin Lipnikov and J. David Moulton},
journal= {arXiv preprint arXiv:2112.12592},
year = {2022}
}