Обновление модуля Течения в пористых средах

Для пользователей программного пакета COMSOL Multiphysics® версии 5.3 в модуль Течения в пористых средах добавлены три новых граничных условия: Well (Скважина), Interior Wall (Внутренняя стенка) иThin Barrier (Тонкий барьер). Ознакомиться с этими функциями модуля Течения в пористых средах можно ниже.

Новое граничное условие Well (Скважина)

В интерфейсах Darcy Law (Закон Дарси), Richards Equations (Уравнения Ричардса) и Two-Phase Darcy's Law (Двухфазный закон Дарси) включена возможность более легкого моделирования скважин. Новое граничное условие Well (Скважина) позволяет выбирать ребра в трехмерном или точки в двухмерном представлении, где расположены нагнетательные или добывающие скважины. Настройки для опции Well (Скважина) включают ввод диаметра скважины, выбор типа скважины и определение давления впрыска или массового потока.

 

_ Насыщение после 365 дней в пятиточечной схеме размещения скважин (1/4 симметрии), смоделированной в интерфейсе Two-Phase Darcy's Law (Двухфазный закон Дарси) с анизотропными свойствами материала. Нагнетательная скважина расположена в верхнем правом углу, а добывающая скважина — в нижнем левом углу квадрата._

Новое граничное условие Interior Wall (Внутренняя стенка)

Теперь в интерфейсах Darcy Law (Закон Дарси), Richards Equations (Уравнения Ричардса) и Two-Phase Darcy's Law (Двухфазный закон Дарси) можно задавать условие тонких внутренних стенок. Используйте узел Interior Wall (Внутренняя стенка), чтобы избежать построения сетки на тонких непроницаемых структурах, встроенных в пористую среду, таких как подпорные стенки, плиты и прочее. Это сокращает время и ресурсы, требуемые для вычислений.

Новое граничное условие Thin Barrier (Тонкий барьер)

В интерфейсах Darcy Law (Закон Дарси) и Richards Equations (Уравнения Ричардса) можно задать проницаемые стенки на внутренних границах с граничным условием Thin Barrier (Тонкий барьер). Такие внутренние границы обычно используются для представления тонких структур с низкой магнитной проницаемостью. При граничном условии Thin Barrier (Тонкий барьер) можно избежать построения сетки на тонких структурах, таких как геотекстиль или перфорированные пластины. Это сокращает время и ресурсы, требуемые для вычислений.

Новый интерфейс Transport of Diluted Species in Fractures (Перенос растворенных веществ в трещинах)

Глубина трещин мала по сравнению с их длиной и шириной. Из-за большого различия значений глубины, длины и ширины сложно выполнить построение сетки для трещин, а значит, сложно моделировать перенос химических веществ в трещинах. Новый интерфейс Transport of Diluted Species in Fractures (Перенос растворенных веществ в трещинах) рассматривает трещину как оболочку, где для построения поверхностной сетки используются только поперечные размеры трещины.

Интерфейс позволяет определить среднюю глубину трещины, а также пористость в тех случаях, когда трещина имеет пористую структуру. Для переноса химических веществ интерфейс позволяет определять модели эффективной диффузии для учета эффектов пористости. Конвективный перенос может быть связан с интерфейсом Thin-Film Flow (Тонкопленочный поток) или с пользовательскими уравнениями, определяющими поток жидкости в трещине. Кроме того, можно определить химические реакции в трещинах, на их поверхностях или в пористой среде, в которой содержится трещина.

Пример, иллюстрирующий перенос растворенных веществ вдоль незначительно изогнутой поверхности трещины. Перенос растворенных веществ вдоль слабо изогнутой поверхности трещины. Изогнутая поверхность представлена извилистым углублением, в котором происходит перенос химических веществ. Перенос растворенных веществ вдоль слабо изогнутой поверхности трещины. Изогнутая поверхность представлена извилистым углублением, в котором происходит перенос химических веществ.

Поверхности трещин в интерфейсе Transport of Diluted Species in Porous Media (Перенос растворенных веществ в пористой среде)

При переносе в пористой трехмерной структуре, содержащей трещины, новое граничное условие Fracture (Трещина) позволяет моделировать перенос в тонких трещинах без необходимости построения для них сетки как для трехмерных объектов. Граничное условие Fracture (Трещина) включено в интерфейс Transport of Diluted Species in Porous Media (Перенос растворенных веществ в пористой среде) (см. изображение) и имеет настройки, аналогичные настройкам интерфейса Transport of Diluted Species in Fractures (Перенос растворенных веществ в трещине), который описан выше. Обеспечивается плавный переход между моделями потока жидкости и переноса химических веществ в трехмерной пористой среде и в трещине.

На изображении ниже показано поле концентрации в модели реактора с пористыми слоями. В модели для перекрученной трещины «просачивание» реагентов внутрь пористого катализатора (слева направо) происходит быстрее, чем перенос в пористой среде. Это происходит потому, что значение средней пористости для поверхности трещины значительно выше, чем для окружающего пористого катализатора, что приводит к более высокой скорости массообмена.

Модель поверхности трещины, созданная в COMSOL Multiphysics версии 5.3. Контурная диаграмма концентрации в трехмерном объеме реактора и поверхностная концентрация на поверхности трещины. Ускоренный массообмен в трещине способствует улучшению проникновения непрореагировавших молекул внутрь каталитического слоя (справа налево) Видно, что концентрация практически одинакова по всей поверхности трещины и изменяется от 0,63 до 0,62 моль/м3. Контурная диаграмма концентрации в трехмерном объеме реактора и поверхностная концентрация на поверхности трещины. Ускоренный массообмен в трещине способствует улучшению проникновения непрореагировавших молекул внутрь каталитического слоя (справа налево) Видно, что концентрация практически одинакова по всей поверхности трещины и изменяется от 0,63 до 0,62 моль/м3.