Фильтрация газо-жидкостной среды в плоской горизонтальной области
При описании двухфазных фильтрационных течений, наряду с проблемами построения модели физического процесса, существуют сложности вычислительного характера, связанные с проявлением разномасштабности процессов фильтрации фаз. В работе представлена универсальная вычислительная технология, реализующая математическую модель Van Genuchten'a. Дан пример двухфазной фильтрации в плоской области.
Filtration of a gas-liquid medium in a plane horizontal region.pdf Проблемы охраны окружающей среды выдвигают в качестве важнейшей задачу исследования миграции загрязнённой солесодержащей воды (флюида) в угольных пластах. Так как угольные пласты являются, как правило, неоднородными и имеют трещинноватую структуру, то требуются новые численные модели, позволяющие учитывать неоднородность и анизотропию пористого скелета, а также пространственный характер движения двухфазной среды в пласте. Теория двухфазной фильтрации базируется на обобщенном законе Дарси, справедливом для медленной стационарной фильтрации несмешивающихся сред. Согласно обобщенному закону Дарси, неподвижная пористая среда и одна из подвижных фаз рассматриваются как некая фиктивная пористая среда, в которой происходит фильтрация другой фазы. Такая схематизация предполагает, что при медленном стационарном течении формируется равновесное распределение фаз, которое в процессе двухфазной фильтрации сохраняется статистически постоянным. В процессе двухфазной фильтрации формируется фиктивная пористость, состоящая из активных, соединяющихся между собой пор, образующих каналы, по которым происходит движение фаз из застойных зон, где фазы неподвижны, или находятся в состоянии медленного циркуляционного движения. Смачивающая и несмачивающая фазы движутся каждая по своей системе каналов. Движение каждой из фаз происходит под действием своего фазового давления, а проницаемость фиктивной пористой среды определяется своей фазовой проницаемостью. Эти результаты позволяют распространить теорию двухфазной фильтрации на течения в анизотропных средах и указать метод проведения и интерпретации экспериментов для определения коэффициентов в тензорных связях. 2014 № 6(32) Математика и механика В настоящей работе используется математическая модель двухфазной фильт рации в пористых пластах, сформулированная на основе анализа работ [1-4]: dpGm (1 - s) (1) (2) [ IKkF -- div dt dpFms dt - div G G G ( G \ G 0 p 0 P _ P (p ) _ P ' -т , p - атмосферное давление; p0 V m _ V - пористость ( VH - объем пор, V- общий объем); s - эффективная влагонасыщенность (в принципе меняется от 0 до 1); IK - тензор проницаемости, в общем случае полно заполненный; k
Ключевые слова
moisture saturation,
capillary pressure,
iterative-difference technique,
two-phase filtration,
anisotropic medium,
porous volume,
итерационно-разностная технология,
капиллярное давление,
влагонасыщенность,
двухфазная фильтрация,
анизотропная среда,
пористый объемАвторы
Бубенчиков Алексей Михайлович | Томский государственный университет | доктор физико-математических наук, профессор, заведующий кафедрой теоретической механики механико-математического факультета | alexy121@mail.ru |
Цыренова Валентина Бабасановна | Бурятский государственный университет (г. Улан-Уде) | доктор педагогических наук, профессор, кандидат физико-математических наук | v.ts@mail.ru |
Цыдыпов Севан Гуро-Цыренович | Бурятский государственный университет (г. Улан-Уде) | старший преподаватель | sivan77@mail.ru |
Всего: 3
Ссылки
Schaap M.G. A modified Mualem-van Genuchten formulation for improved description of the hydraulic conductivity near saturation / M.G. Schaap, M.Th. van Genuchten // Vadose Zone J. 2006. Vol. 5. P. 27-34.
Никитин К.Д. Метод конечных объемов для задачи конвекции-диффузии и моделей двухфазных течений: дис.. канд. физ.-мат. наук. М., 2010. 105 с.
Van Genuchten M.Th. A closed-form equation for predicting the hydraulic conductivity of unsaturated soils / M. Th. van Genuchten // Soil Sci. Soc. Am. J. 1980. Vol. 44. P. 892-898.
Shikuo C. Displacement mechanism of the two-phase flow model for water and gas based on adsorption and desorption in coal seams / Chen Shikuo, Yang Tianhong, Wei Chenhui // Materials of Int. Symposium on Multi-field Coupling Theory of Rock and Soil Media and Its Applications, Chengdu City, CHINA. 2010. P. 597-603.