在多孔介质中建立多相流模型的三相数据：比较优化方法和有限元方法
摘要：多相流模拟是评估地下水污染的一个主要问题。 三相流通常由将压力方程与两个饱和方程相关联的数学模型控制。 这些方程涉及多个反映多孔介质中流体行为的次级变量。 为了提高多相流模拟器的计算效率，已经提出了三相流动方程的几个简化的重新计算。 然而，它们需要构建适应于重新形成的流动方程的新的次级变量。 在本文中，比较两种不同的方法来量化这些变量。 对于典型的细砂，给出数值示例。
关键词：多相流；多孔介质；参数化；全局压力优化；有限元
1. 前言
在水文和环境工程科学领域中，在非水相液体（NAPL）例如氯化溶剂的土壤和地下水污染的背景下，多相流被广泛地运用；它们构成了一个巨大而严重的环境问题（Cohen和Mercer，1993）。此外，在土壤和地下水中，它们经受自然衰减。由于有机污染物可以快速迁移到含水层的底部和/或沿着不同于水的路径（Bano等，2009； Benremita和Schafer，2003； Bohy等et al。，2004，2006； Dridi et al。，2009）。在涉及的不同衰减过程中，如分散，吸附，挥发，化学和生物破坏，生物降解通常被认为是最重要的（Nex等人，2006； Sinke和Le Hecho，1999）。考虑到所有这些机制来量化和表征NAPL的地下水污染，多组分输运方程需要快速和准确的三相流初级和次级变量的分辨率。
目前使用两种不同的策略来模拟多孔介质中的多相流（Helmig，1997）。使用第一种方法，在NAPL在不饱和区域中迁移的情况下，水-油-气三相系统可以通过三个压力方程建模，所述三个压力方程通过将每个流体相的达西速度引入单独的质量平衡方程。可以通过使用润湿相饱和度和毛细管压力之间的关系将该压力方程系统转换成压力饱和形式，该毛细管压力被定义为在非润湿相和润湿相之间的界面上的压力差。然后可以通过根据另一相的饱和度和压力表示该压力来去除第二和第三流体相的压力。当相消失并且饱和度变为零时，后一种方法是有用的。描述三相流的偏微分方程系统是高度非线性的，这是由于闭合系统所需的相对渗透率和毛细管压力函数的性质。
已经研究了这些控制流方程的替代形式以开发更好的计算算法。 这导致了分数流方法，其源于石油工业。在这种方法中，总流体流量将各个相位描述为总流量的一部分（Binning和Celia，1999）。 通过分数流公式，油，气和水的不混溶位移通常可以用三个耦合方程表示，即平均压力方程（Nayagum等人，2001，2004）或全局压力方程（Antoncev和Monahov， 1978； Chavent and Jaffre，1986）和两个饱和方程。
在本文中，使用全局压力方法选择分数三相流公式。在多孔介质中的三相可压缩流的数值模拟通常需要相应的三相数据的知识。相对三相渗透率和毛细管压力的实验值通常仅对于水-油-气三角图T的三个两相侧是已知的。三相相对渗透率通常通过内插从这些两相数据集合中得到公式（Baker，1988； Stone，1970，1973）。根据气相和水相的全局压力和饱和度重新形成的可压缩流动方程是在三相数据满足总差分（TD）条件的假设下得出的（Amaziane和Jurak，2008； Chavent和Jaffre ，1986）。该条件允许将两相毛细管压力的两个梯度称为全局毛细管函数的数学函数的单个梯度。
与经典方法例如压力 - 压力或压力 - 饱和公式的比较已经显示了全局压力 - 饱和公式的计算效率，因为它减少了压力和饱和方程之间的耦合（Chen，2005； Chen和Ewing，1997） 。本文的目的是比较两种不同的参数化方法，来评估重建的三相数据模拟三相流所需的数据。
以上是毕业论文文献综述，课题毕业论文、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
