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用于变形快速建模的耦合孔隙网络和有限元方法。 (英语) Zbl 1460.76747号

摘要:对于大型代表性多孔介质样品,使用完全耦合的经典数值方法对流体力学系统中的变形进行数值建模可能很耗时。本文提出了一种新的双向耦合分区流固系统。该耦合系统用于在孔隙尺度上模拟地质力学过程。我们跟踪因孔隙中滞留流体的排出而导致的固体变形,以及动态载荷下流体性质的演变。有限元法负责捕捉耦合系统中的结构变形,而动态孔隙网络用于模拟流体子系统中的多相流。通过凸包在每个孔隙网络-有限元单元节点处创建虚拟的流固界面,然后使用线性插值进行数据交换。结果表明,该模型与已有的耦合有限体积模型吻合良好,计算时间大大缩短。

MSC公司:

76S05号 多孔介质中的流动;过滤;渗流
74层10 流固相互作用(包括气动和水弹性、孔隙度等)
76T25型 颗粒流
76M10个 有限元方法在流体力学问题中的应用

软件:

Qhull公司
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全文: 内政部

参考文献:

[1] Aker,E.,Jörgen Mólöy,K.,Hansen,A.&Batrouni,G.G.1998A多孔介质两相流二维网络模拟器。事务处理。多孔介质32163-186。
[2] Alvarez,J.B.2017多相流体和固体的相互作用:理论、算法和应用。科鲁纳大学博士论文。
[3] Barber,C.B.,Dobkin,D.P.&Huhdanpaa,H.1996凸壳的快速壳算法。ACM事务处理。数学。Softw.22469-483·Zbl 0884.65145号
[4] Bathe,K.J.和Zhang,H.2004一般流体流动与结构相互作用的有限元开发。国际期刊数字。方法。工程60,213-232·兹比尔1060.76567
[5] Bathe,K.J.,Zhang,H.&Ji,S.1999完全与结构相互作用耦合的流体流动有限元分析。计算。结构72,1-16·兹比尔1072.74545
[6] Bijeljic,B.和Blunt,M.J.2007多孔介质中横向分散的孔隙尺度建模。水资源。第43号决议,W12S11。
[7] Blunt,M.1995润湿的孔隙水平模型。物理学。版本E52,6387-6403。
[8] Bryant,S.&Blunt,M.1992简单多孔介质相对渗透率的预测。物理学。A462004-2011版。
[9] Bueno,J.&Gomez,H.2016表面活性剂的液-液转化。相场模型和等几何分析。J.计算。物理321、797-818·Zbl 1349.76841号
[10] Campbell,R.L.2010挠性涡轮机械的流体-结构相互作用和逆向设计仿真。宾夕法尼亚州立大学博士论文。
[11] Celia,M.A.、Reeves,P.C.和Ferrand,L.A.1995多孔介质中多相流孔隙尺度模型的最新进展。《地球物理学评论》331049-1057。
[12] Chen,M.、Yortsos,Y.C.和Rossen,W.R.2005从孔隙网络研究中了解多孔介质中的泡沫生成。胶体表面A256181-189。
[13] De Rosis,A.、Falcucci,G.、Porfiri,M.、Ubertini,F.和Ubertinin,S.2014船体砰击耦合格子Boltzmann水弹性分析和有限元方法。计算。结构138,24-35。
[14] Denoöl,V.&Detournay,E.2011约束弹性力学的欧拉公式。国际固体结构杂志48,625-636·Zbl 1236.74143号
[15] Dong,H.&Blunt,M.J.2009从微机层析图像中提取孔隙网络。物理学。版本E80036307。
[16] Fagbemi,S.、Tahmasebi,P.和Piri,M.2020强耦合微尺度多相流和固体变形的数值模拟。国际期刊数字。分析。方法。地质力学44(2),161-182。
[17] Fatt,I.1956多孔介质的网络模型。事务处理。AIME207144-181。
[18] Figus,C.,Bray,Y.L.,Bories,S.&Prat,M.1999部分加热无孔结构中相变的热质传递:连续介质模型和孔隙网络模拟。国际热质传递杂志422557-2569。
[19] Geller,S.、Kollmannsberger,S.,Bettah,E.E.、Krafczyk,M.、Scholz,D.、Duster,A.和Rank,E.2010使用LBM和p-FEM的三维流体-结构相互作用的显式模型。在《流体-结构相互作用II》(编辑:Bungartz,H.-J.,Mehl,M.&Schäfer,M)中,第285-325页。斯普林格·Zbl 1213.76148号
[20] Gomes,J.P.和Lienhart,H.2006流体-结构相互作用参考试验案例的实验研究。《流体-结构相互作用》(ed.Bungartz,H.-J.&Schäfer,M.),第356-370页。斯普林格。
[21] Han,Y.P.A.C.&Cundall,P.A.2012LBM-DEM多孔介质中流体-固体相互作用建模。国际期刊数字。分析。方法地理371391-1407。
[22] Joekar-Niasar,V.&Hassanizadeh,S.M.2012使用动态孔隙网络模型分析多孔介质中两相流的基本原理:综述。克里特。Rev.环境。科学。《技术》第42期,1895-1976年。
[23] Kharabaf,H.和Yortsos,Y.C.1998A多孔介质中泡沫形成和传播的孔隙网络模型。石油工程师协会J.3,42-53。
[24] Kollmannsberger,S.、Geller,S.和Duster,A.、Tolke,J.、Sorger,C.、Krafczyk,M.和Rank,E.2009基于分格Boltzmann和p-FEM方法的二维固定网格流体-结构相互作用。国际期刊数字。方法。工程79,817-845·Zbl 1171.74340号
[25] Li,J.,Mcdougall,S.R.&Sorbie,K.S.2017多孔介质中水吸胀的动态孔隙尺度网络模型(PNM)。Adv.Water Resour.107,191-211。
[26] Mancuso,M.&Ubertini,F.2003基于时间不连续Galerkin公式的线性动力学有效积分程序。计算。机械部分32,154-168·Zbl 1038.74558号
[27] Mancuso,Massimo&Ubertini,F.2002有限元瞬态分析的诺塞特时间积分方法。计算。方法。申请。机械。工程191,3297-3327·Zbl 1010.65036号
[28] Munsch,M.和Breuer,M.2010使用涡流分辨率方案对流体-结构相互作用进行数值模拟。《流体-结构相互作用》(ed.Bungartz,H.-J.,Mehl,M.&Schäfer,M.),第221-253页。斯普林格·Zbl 1210.76114号
[29] Noels,L.&Radovitzky,R.2008非线性固体动力学的显式间断Galerkin方法:公式化、并行实现和可扩展性。国际期刊数字。方法。工程74,1393-1420·Zbl 1158.74496号
[30] Oren,P.-E,Bakke,S.&Arntzen,O.J.1998将预测能力扩展到网络模型。石油工程师协会J.3,324-336。
[31] Pereira,G.G.,Pinczewski,W.V,Chan,D.Y.C.,Paterson,L.&Oren,E.E.1996多孔介质中排水主导三相流的孔隙尺度网络模型。《多孔介质中的运输》,第24卷。克鲁沃。
[32] Rugonyi,S.&Bathe,K.J.2001关于与结构相互作用耦合的流体流动的有限元分析。计算。模型。工程科学2,195-212。
[33] Sathe,S.&Tezduyar,T.E.2008用时空有限元模拟流体-结构相互作用:接触问题。计算。机械部分43、51·Zbl 1297.74129号
[34] Sukumar,N.、Moran,B.和Belytschko,T.1998固体力学中的自然单元法。国际期刊数字。方法。工程43,839-887·Zbl 0940.74078号
[35] Tahmasebi,P.&Kamrava,S.2019A流体-颗粒相互作用的孔隙尺度数学模型:热-水-机械耦合。国际J.格林。气体控制83,245-255。
[36] Turek,S.、Hron,J.、Razzaq,M.、Wobker,H.和Schäfer,M.2010流体-结构相互作用的数值基准:不同离散化和求解方法的比较。在《流体-结构相互作用II》(编辑:Bungartz,H.-J.,Mehl,M.&Schäfer,M)中,第413-424页。斯普林格·Zbl 1215.76061号
[37] Turek,S.和Hron,J.2006弹性物体和层流不可压缩流之间流体-结构相互作用的数值基准建议。《流体与结构相互作用》,第371-385页。斯普林格·Zbl 1323.76049号
[38] Vierendeels,J.、Lanoye,L.、Degroote,J.和Verdonck,P.2007分区流体-结构相互作用问题与降阶模型的隐式耦合。计算。结构85970-976。
[39] Zhang,X.和Tahmasebi,P.2018岩石和流体相互作用的微观力学评估。国际J.格林。气体控制76,266-277。
[40] Zhu,Q.J.,He,Y.F.&Yin,Y.2014流体-固体相互作用下多孔材料变形机理的有限元分析。马特。《Innov.18号决议》,第22-27页。
[41] Zhu,W.&Wong,T.-F.1996膨胀岩石的渗透率降低:损伤和扭曲的网络模型。地球物理学。第23号决议,3099-3102。
[42] Zienkiewicz,O.C.、Taylor,R.L.&Taylor、R.L.2000《有限元方法:固体力学》,第2卷。巴特沃斯·海尼曼·Zbl 0991.74003号
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