孔隙流

孔隙流:模拟变饱和多孔介质中反应输运的复杂孔隙网络模型。本文介绍了一种孔隙网络模拟工具,它能够模拟饱和和变饱和条件下流体流动和多组分反应吸附输运。孔隙流包括各种模块,如:孔隙网络发生器、排水模拟器、压力和速度分布计算以及考虑对流和扩散的反应性溶质运移模型。孔隙空间用一个多向孔隙网络来表示,该网络能够捕捉给定多孔介质的随机结构,并具有用户定义的各向异性孔隙结构的定向连通性。化学反应可以发生在液相中,也可以发生在液相和固相之间,这可能导致孔隙度和渗透率的演变。在变饱和条件下,界面面积随流体饱和度的变化而变化。孔隙流使用复杂的公式来更精确地模拟存在非润湿相的输运问题。这是通过细化排水孔内的离散化来实现的。采用隐式数值格式求解控制方程,并采用有效的代换方法大大减少了计算时间。文中给出了饱和和变饱和条件下的算例,说明了模型在水文地质问题和油田中的适用性。我们表明,孔隙流是提高多孔介质中流动和输运的有力工具,它利用不同的孔隙尺度信息,如不同的界面、相分布、局部通量和浓度来确定宏观尺度的性质,如平均饱和度、相对渗透率、溶质分散性,吸附系数、有效扩散和弯曲度。这些信息可以作为连续体尺度控制方程中的本构关系,在更大的尺度上更精确地模拟物理和化学过程。