Large-scale multi-phase flow simulation for foam flooding method in porous media

多孔介质泡沫驱大规模多相流模拟

• 批准号: 22K14178
• 负责人: 松下 真太郎
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K14178/
• 关键词: 多孔体内混相流; CCS; EOR; 大規模シミュレーション; 液膜計算; lamella division; フォーム攻法; 多孔質内混相流; 大規模数値シミュレーション; AMR法; マルチフェーズフィールド法

多孔質内混相流の2次元計算コードでは，画像データを0/1の2値情報に変換し符号付き距離関数に変換する機能を実装し，厚み方向の粘性効果を考慮することで，多孔体の構造を2次元的に模擬した2Dマイクロモデルによる実験と比較可能な数値計算が可能となった．3次元コードにおいても，X線CT画像から構成されたポリゴンデータをもとに符号付き関数を生成可能なプロセスを組み込み，実験と比較可能な計算モデルを構築した．複数GPU化では通信と計算のオーバーラップ実装を行うことで通信時間を隠蔽し，TSUBAME3.0上で高い並列化効率(弱スケーリング)を達成している．既往研究では表面張力がより支配的になる低キャピラリー数流れにおいて，格子ボルツマン法などの完全陽解法では計算が不安定になる報告がされていたが，本手法によって低キャピラリー数条件下でも安定に計算できるようになった．これにより，大規模並列計算を可能としながらCCSやEORにおける実用的なパラメータでの解析が可能となった．上記の研究成果は混相流シンポジウム2022にて発表し，混相流に掲載済みである．多孔体構造の典型的な流路分岐を模擬した二股に分かれる計算系における液膜進展・分裂挙動のシミュレーションを実施し，液膜分裂挙動を再現した．表面張力が支配的な場合，分裂した液膜のうち流路径が大きい方を選択的に進展し，もう片方の液膜はほぼ動かず，ラプラス圧の大小関係で液膜進展が説明できる．表面張力が支配的でない場合は，流路内の速度分布によって作られる液膜の曲率と流路壁面の接触角がバランスしながら分裂した2つの液膜が両方とも進展する．これらの挙動は多孔体内の界面不安定性と定性的に一致している一方で，流動条件によっては液膜前方と後方で曲率が異なることによる圧力の差や液膜内流動の駆動が複雑に絡み合っており，より詳細な解析が必要であることが示唆された．

2-D Calculation of Mixed Phase Flow in Porous Materials 2-D Simulation of Porous Materials 3-D Simulation of Porous Materials 3-D Simulation of Porous Materials X-ray CT images are composed of symbols and symbols. Multiple GPU is used to achieve high parallel efficiency on TSUBAME3.0. In previous studies, the surface tension was dominated by low temperature and high temperature, and the lattice method was used to calculate the instability. This method was used to calculate the instability under low temperature and high temperature. This is the case with large-scale parallel computing. It is possible to use CCS and EOR in parallel computing. The results of the study mentioned above reveal that the mixed phase flow is very complicated. The simulation of typical flow path branching of porous body structure shows that the calculation system of two-strand branching is implemented to reproduce the liquid film splitting motion. When the surface tension is dominant, the flow path of the liquid film is divided into two parts: the flow path of the liquid film is divided into three parts: the flow path of the liquid film is divided into four parts: the flow path of the liquid film is divided When surface tension is dominant, the velocity distribution in the flow path is affected by the curvature of the liquid film and the contact angle of the flow path wall. The interfacial instability in porous bodies is qualitatively consistent with the flow conditions in front of and behind the liquid film, and the pressure difference in the liquid film flows in the porous body.

项目成果

弱圧縮性気液二相流計算手法を用いた多孔質内混相流の数値シミュレーション

采用弱可压缩气液两相流计算方法对多孔材料中的多相流进行数值模拟

• 发表时间: 2022
• 作者: OSADA Masayuki;MATSUSHITA Shintaro;SUEKANE Tetsuya;松下真太郎，長田雅之，宮本和輝，末包哲也
• 通讯作者: 松下真太郎，長田雅之，宮本和輝，末包哲也

弱圧縮性手法を用いた多孔質体内混相流の大規模計算

使用弱可压缩方法大规模计算多孔体中的多相流

• 发表时间: 2023
• 期刊: 混相流
• 作者: 高岡昌輝;長田雅之，松下真太郎，末包哲也
• 通讯作者: 長田雅之，松下真太郎，末包哲也

Large Scale Simulation of Multi-Phase Flow in Porous Media using Weakly Compressible Method.

使用弱可压缩方法大规模模拟多孔介质中的多相流。

• DOI: 10.3811/jjmf.2023.012
• 发表时间: 2023
• 期刊: JAPANESE JOURNAL OF MULTIPHASE FLOW
• 作者: OSADA Masayuki;MATSUSHITA Shintaro;SUEKANE Tetsuya
• 通讯作者: SUEKANE Tetsuya