多孔介质多相流基于单元的有限体积法数值模拟

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• 论文作者：吴少磊 ; 邸元
• 年：2016
• 作者机构：北京大学工学院;
• 论文关键词：数值模拟 ; 基于单元的有限体积法 ; 非结构化网格 ; 有限单元 ; 网格取向效应
• 会议召开时间：2016-10-26
• 会议录名称：2016年全国环境力学学术研讨会摘要集
• 语种：中文
• 分类号：O359
• 学会代码：AGLU
• 会议名称：2016年全国环境力学学术研讨会
• 会议地点：中国江苏苏州
• 主办单位：中国力学学会环境力学专业委员会、江苏省力学学会
• 学会名称：中国力学学会
• 页数：1
• 文件大小：324k
• 原文格式：D
• 会议级别：全国

摘要

多孔介质中多相流动的数值模拟,一直是地下水文学、环境工程学和采油工程学等领域非常重要的研究课题。近些年地球科学和相关技术的飞速发展,已经能够提供更加精确的地质静态模型,对地层情况的描述也更为详细。结构化网格不能很好地描述含有裂缝、断层等的复杂几何实体。有限体积法能够适用于非结构化网格,并充分利用精确描述的几何信息,因而得到了广泛的应用。然而,传统的有限体积法在模拟多孔介质中多相流动时,往往会存在明显的网格取向效应,即混溶或不混溶流体驱替的数值模拟计算结果,会随网格系统所取的方向不同而发生改变。本文基于单元的有限体积法,采用非结构化的有限元网格划分研究区域;将描述多相多组分流体渗流的压力、饱和度等主变量定义在网格单元的顶点上,单元内任一点的主变量由单元节点主变量按等参元变换和插值形函数进行计算;然后以有限单元的节点为中心形成控制体,并建立多相多组分流体的质量守恒方程;采用有限体积法得到各控制体全隐式的离散方程,通过牛顿迭代法进行求解。分别采用传统的有限体积法和基于单元的有限体积法,对不同网格取向和不同网格数的五点井网问题进行了数值模拟。计算结果表明,基于单元的有限体积法能够很好地解决传统有限体积法模拟不混溶流体驱替时的网格取向效应;在相同的精度下,基于单元的有限体积法所需的网格数更少,因而计算效率更高。

引文