Aggiornamenti del Subsurface Flow Module
Agli utenti del Subsurface Flow Module, COMSOL Multiphysics® versione 5.3 offre tre nuove condizioni al contorno: Well, Interior Wall e Thin Barrier. I dettagli di queste nuove funzionalità sono descritti qui di seguito.
Nuova condizione al contorno Well
Le interfacce Darcy's Law, Richards Equations e Two-Phase Darcy's Law ora prevedono un'opzione per modellare più facilmente i pozzi. La nuova condizione al contorno Well permette di selezionare i lati in 3D o i punti in 2D in cui sono attivi i pozzi di iniezione o di produzione. Le impostazioni della funzione Well includono l'immissione del diametro del pozzo, la scelta del tipo di pozzo e la specificazione di una pressione di iniezione o di un flusso di massa.
Saturazione dopo 365 giorni in un modello di iniezione a 5 punti (1/4 simmetria) modellato con l'interfaccia Two-Phase Darcy's Law con proprietà di materiale anisotropo. Un pozzo di iniezione si trova all'angolo superiore destro e un pozzo di produzione nell'angolo inferiore sinistro del quadrato.
Nuova condizione al contorno Interior Wall
Le interfacce Darcy's Law, Richards Equations e Two-Phase Darcy's Law ora consentono di definire le pareti interne sottili. La funzione Interior Wall è utile per evitare la generazione della mesh per strutture impermeabili sottili incorporate in mezzi porosi, ad esempio muri di contenimento, piastre, lastre e altri, riducendo così il tempo e le risorse computazionali necessarie.
Nuova condizione al contorno Thin Barrier
Nelle interfacce Darcy's Law e Richards Equations, ora è possibile definire le pareti permeabili sui contorni interni con la condizione al contorno Thin Barrier. Questi contorni interni sono usati in genere per rappresentare strutture sottili a bassa permeabilità. Con la condizione al contorno Thin Barrier, si evita di generare la mesh di strutture sottili, ad esempio di geotessili o piastre forate, riducendo così il tempo e le risorse computazionali necessarie.
Nuova interfaccia Transport of Diluted Species in Fractures
Le fratture hanno spessori molto piccoli rispetto alle quote di lunghezza e larghezza. Spesso è difficile modellare il trasporto di specie chimiche in questi sistemi dovendo generare la mesh dello spessore di una frattura, a causa dell'elevato rapporto di forma tra le quote dimensionali. La nuova interfaccia Transport of Diluted Species in Fractures tratta la frattura come una shell, generando solo la mesh di superficie delle dimensioni trasversali.
L'interfaccia consente di definire lo spessore medio della frattura, nonché la porosità nei casi in cui la frattura sia considerata come una struttura porosa. Per il trasporto delle specie chimiche, l'interfaccia consente di definire i modelli di diffusività efficace per includere gli effetti legati alla porosità. Il trasporto convettivo può essere accoppiato a un'interfaccia Thin-Film Flow o includere equazioni personalizzate per definire il flusso attraverso la frattura. Inoltre, si possono definire reazioni chimiche che si verificano sulle superfici, all'interno delle fratture o in un mezzo poroso che le includa.
Trasporto di specie diluite lungo una superficie di frattura leggermente curva. La superficie curva è costituita da un percorso tortuoso impresso attraverso la superficie dove si verificano il flusso e il trasporto di specie chimiche.
Superfici di frattura nell'interfaccia Transport of Diluted Species in Porous Media
Nei casi in cui il trasporto avvenga in un dominio poroso 3D con frattura, la nuova condizione al contorno Fracture consente di modellare il trasporto nelle fratture sottili senza doverle meshare come entità 3D. La condizione al contorno Fracture è inclusa nell'interfaccia Transport of Diluted Species in Porous Media (v. immagine) e ha le stesse impostazioni dell'interfaccia Transport of Diluted Species in Fractures (descritta sopra). Le equazioni del moto e il trasporto di specie chimiche si accoppiano in modo del tutto analogo tra un mezzo poroso 3D, equazioni del moto e trasporto di specie chimiche in frattura.
L'immagine seguente mostra il campo di concentrazione nel modello di un reattore poroso. Nel modello, una frattura distorta "perde" i reagenti in profondità nel catalizzatore poroso, da sinistra a destra, a una velocità maggiore rispetto al trasporto attraverso il mezzo poroso. Questo è dovuto al fatto che la superficie di frattura ha una porosità media molto più elevata rispetto al catalizzatore poroso circostante, il che risulta in una velocità di trasporto di massa superiore.
Contorni di concentrazione attraverso il reattore 3D e concentrazione superficiale nella superficie di frattura. La velocità di trasporto di massa superiore nella superficie di frattura conferisce una maggiore penetrazione (da destra a sinistra) delle specie che non hanno reagito nel letto del catalizzatore. La variazione di concentrazione da destra a sinistra è molto piccola nella superficie di frattura (da 0,63 a 0,62 mol/m3)
