A hybrid pressure approximation in the control volume finite element method for multiphase flow and transport in heterogeneous porous media
A hybrid pressure approximation in the control volume finite element method for multiphase flow and transport in heterogeneous porous media
复制标题
异质多孔介质中多相流动和输运控制体积有限元方法中的混合压力近似
DOI：
10.1016/j.jcp.2022.111839
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发表时间：
2023
影响因子：
4.1
通讯作者：
Al Kubaisy J
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Al Kubaisy J
提出了一种新的混合压力公式，应用于控制体积有限元（CVFE）方法来模拟高度非均质多孔介质中的多相流动和输运。该配方有效地捕捉急剧饱和度的变化，在存在不连续的材料特性，采用不连续的压力近似在材料界面。非均质多孔介质被划分为子域，在子域内材料性质是均匀的或平滑变化的。通过构造，得到的控制体对偶网格被限制在一个子域内。因此，避免了在经典CVFE方法中观察到的跨越材料属性边界的人工质量泄漏。该方法适用于强大的连续压力近似在其余的计算域，不连续近似只适用于子域边界。不连续的参数实现质量保守的解决方案，局部和全球性的，进行了说明。我们证明了新方法的准确性和效率的比较与经典的连续CVFE方法在各种例子的非均质域，以及建立数值方法的收敛性。所提出的混合制剂显着优于经典CVFE方法，使用相同的近似阶非均质多孔介质中的多相流建模的准确性和效率。
We present a new hybrid pressure formulation applied to the control volume finite element (CVFE) method to model multiphase flow and transport in highly heterogeneous porous media. The formulation effectively captures sharp saturation changes in the presence of discontinuous material properties by employing a discontinuous pressure approximation at material interfaces. The heterogeneous porous medium is divided into sub-domains within which material properties are uniform or smoothly varying. By construction, the resultant control volume dual mesh is restricted within a sub-domain. The artificial mass leakage across material property boundaries observed in classical CVFE methods is therefore circumvented. The approach applies the robust continuous pressure approximation in the rest of the computational domain; the discontinuous approximation is applied only at the sub-domain boundaries. The discontinuous parameters necessary to achieve mass conservative solutions, locally and globally, are described. We demonstrate the accuracy and efficiency of the new approach by comparison with the classical continuous CVFE method on various examples of heterogeneous domains as well as establishing the convergence of the numerical method. The proposed hybrid formulation significantly outperforms the accuracy and efficiency of classical CVFE methods that use the same order of approximation for modeling multiphase flow in heterogeneous porous media.
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