3所示。数值方法
在本节中,我们将分两阶段模型的数值方法不可压缩流。在下面,我们专注于时间离散化方案。
我们首先把总时间间隔<我nline-formula>
(米米l:mo>
0米米l:mn>
,米米l:mo>
T米米l:mi>
]米米l:mo>
成<我nline-formula>
N米米l:mi>
p米米l:mi>
相等的时间步骤<我nline-formula>
0米米l:mn>
=米米l:mo>
t米米l:mi>
0米米l:mn>
<米米l:mo>
t米米l:mi>
1米米l:mn>
<米米l:mo>
⋯米米l:mo>
<米米l:mo>
t米米l:mi>
N米米l:mi>
p米米l:mi>
=米米l:mo>
T米米l:mi>
和表示时间步长<我nline-formula>
h米米l:mi>
p米米l:mi>
=米米l:mo>
T米米l:mi>
/米米l:mo>
N米米l:mi>
p米米l:mi>
。这一次部门用于压力。自饱和比压力变化更快,我们使用一个较小的时间步长饱和度。每个子区间<我nline-formula>
(米米l:mo>
t米米l:mi>
我米米l:mi>
,米米l:mo>
t米米l:mi>
我米米l:mi>
+米米l:mo>
1米米l:mn>
]米米l:mo>
被划分到<我nline-formula>
N米米l:mi>
年代米米l:mi>
sub-subintervals作为<我nline-formula>
(米米l:mo>
t米米l:mi>
我米米l:mi>
,米米l:mo>
t米米l:mi>
我米米l:mi>
+米米l:mo>
1米米l:mn>
]米米l:mo>
=米米l:mo>
⋃米米l:mo>
j米米l:mi>
=米米l:mo>
0米米l:mn>
N米米l:mi>
年代米米l:mi>
- - - - - -米米l:mo>
1米米l:mn>
(米米l:mo>
t米米l:mi>
我米米l:mi>
,米米l:mo>
j米米l:mi>
,米米l:mo>
t米米l:mi>
我米米l:mi>
,米米l:mo>
j米米l:mi>
+米米l:mo>
1米米l:mn>
]米米l:mo>
,在那里<我nline-formula>
t米米l:mi>
我米米l:mi>
,米米l:mo>
0米米l:mn>
=米米l:mo>
t米米l:mi>
我米米l:mi>
和<我nline-formula>
t米米l:mi>
我米米l:mi>
,米米l:mo>
N米米l:mi>
年代米米l:mi>
=米米l:mo>
t米米l:mi>
我米米l:mi>
+米米l:mo>
1米米l:mn>
,表示sub-subinterval长度<我nline-formula>
h米米l:mi>
年代米米l:mi>
=米米l:mo>
(米米l:mo>
t米米l:mi>
我米米l:mi>
+米米l:mo>
1米米l:mn>
- - - - - -米米l:mo>
t米米l:mi>
我米米l:mi>
)米米l:mo>
/米米l:mo>
N米米l:mi>
年代米米l:mi>
。表示一个变量的值<我nline-formula>
v米米l:mi>
在<我nline-formula>
t米米l:mi>
我米米l:mi>
时间点,<我nline-formula>
v米米l:mi>
我米米l:mi>
和一个<我nline-formula>
t米米l:mi>
我米米l:mi>
,米米l:mo>
j米米l:mi>
通过<我nline-formula>
v米米l:mi>
我米米l:mi>
,米米l:mo>
j米米l:mi>
。
对压力方程,饱和度值之前的时间步骤,和毛细管的潜力<我nline-formula>
Φ米米l:mi>
c米米l:mi>
在每一个细胞通过细胞显式计算饱和度从以前的时间步长和毛细管压力的功能。的变量<我nline-formula>
λ米米l:mi>
w米米l:mi>
,<我nline-formula>
λ米米l:mi>
n米米l:mi>
,<我nline-formula>
λ米米l:mi>
t米米l:mi>
压力方程也通过细胞显式计算饱和度的前一个时间步。由此,我们获得的压力方程矩阵域:
(23)米米l:mtext>
- - - - - -米米l:mo>
∇米米l:mo>
·米米l:mo>
λ米米l:mi>
t米米l:mi>
(米米l:mo>
年代米米l:mi>
w米米l:mi>
,米米l:mo>
米米米l:mi>
我米米l:mi>
)米米l:mo>
K米米l:mi>
米米米l:mi>
∇米米l:mo>
Φ米米l:mi>
w米米l:mi>
,米米l:mo>
米米米l:mi>
我米米l:mi>
+米米l:mo>
1米米l:mn>
- - - - - -米米l:mo>
∇米米l:mo>
·米米l:mo>
λ米米l:mi>
n米米l:mi>
(米米l:mo>
年代米米l:mi>
w米米l:mi>
,米米l:mo>
米米米l:mi>
我米米l:mi>
)米米l:mo>
K米米l:mi>
米米米l:mi>
∇米米l:mo>
Φ米米l:mi>
c米米l:mi>
,米米l:mo>
米米米l:mi>
我米米l:mi>
=米米l:mo>
问米米l:mi>
t米米l:mi>
,米米l:mo>
米米米l:mi>
我米米l:mi>
+米米l:mo>
1米米l:mn>
,米米l:mo>
的上标<我nline-formula>
我米米l:mi>
代表了时间步。方程(
17)受matrix-fracture接口条件:
(24)米米l:mtext>
Φ米米l:mi>
w米米l:mi>
,米米l:mo>
米米米l:mi>
我米米l:mi>
+米米l:mo>
1米米l:mn>
=米米l:mo>
Φ米米l:mi>
w米米l:mi>
,米米l:mo>
f米米l:mi>
我米米l:mi>
+米米l:mo>
1米米l:mn>
,米米l:mo>
Φ米米l:mi>
c米米l:mi>
,米米l:mo>
米米米l:mi>
我米米l:mi>
=米米l:mo>
Φ米米l:mi>
c米米l:mi>
,米米l:mo>
f米米l:mi>
我米米l:mi>
,米米l:mo>
在米米l:mtext>
∂米米l:mo>
Ω米米l:mi>
米米米l:mi>
∩米米l:mo>
Ω米米l:mi>
f米米l:mi>
。米米l:mo>
相似的表达形式在骨折(引用下标<我nline-formula>
f米米l:mi>
),
(25)米米l:mtext>
- - - - - -米米l:mo>
∇米米l:mo>
·米米l:mo>
λ米米l:mi>
t米米l:mi>
(米米l:mo>
年代米米l:mi>
w米米l:mi>
,米米l:mo>
f米米l:mi>
我米米l:mi>
)米米l:mo>
K米米l:mi>
f米米l:mi>
∇米米l:mo>
Φ米米l:mi>
w米米l:mi>
,米米l:mo>
f米米l:mi>
我米米l:mi>
+米米l:mo>
1米米l:mn>
- - - - - -米米l:mo>
∇米米l:mo>
·米米l:mo>
λ米米l:mi>
n米米l:mi>
(米米l:mo>
年代米米l:mi>
w米米l:mi>
,米米l:mo>
f米米l:mi>
我米米l:mi>
)米米l:mo>
K米米l:mi>
f米米l:mi>
∇米米l:mo>
Φ米米l:mi>
c米米l:mi>
,米米l:mo>
f米米l:mi>
我米米l:mi>
=米米l:mo>
问米米l:mi>
t米米l:mi>
,米米l:mo>
f米米l:mi>
我米米l:mi>
+米米l:mo>
1米米l:mn>
+米米l:mo>
问米米l:mi>
t米米l:mi>
,米米l:mo>
f米米l:mi>
我米米l:mi>
+米米l:mo>
1米米l:mn>
。米米l:mo>
一旦压力<我nline-formula>
Φ米米l:mi>
w米米l:mi>
,米米l:mo>
米米米l:mi>
我米米l:mi>
+米米l:mo>
1米米l:mn>
和<我nline-formula>
Φ米米l:mi>
w米米l:mi>
,米米l:mo>
f米米l:mi>
我米米l:mi>
+米米l:mo>
1米米l:mn>
计算,速度可以评估
(26)米米l:mtext>
u米米l:mi>
一个米米l:mi>
我米米l:mi>
+米米l:mo>
1米米l:mn>
=米米l:mo>
- - - - - -米米l:mo>
λ米米l:mi>
t米米l:mi>
我米米l:mi>
K米米l:mi>
∇米米l:mo>
Φ米米l:mi>
w米米l:mi>
我米米l:mi>
+米米l:mo>
1米米l:mn>
。米米l:mo>
如前所述,下限<我nline-formula>
一个米米l:mi>
的积分(
1随着时间的推移)是一个函数。这个函数可以选择根据实际问题。在多孔介质两相流压力快速变化小于饱和的时间(
18),因此一个大时间步的压力。我们也可以看到,压力由饱和度但没有任何历史记忆。因此,内存的饱和度可以限制在每个时间步的压力。描述该内存的财产,我们定义
(27)米米l:mtext>
一个米米l:mi>
(米米l:mo>
t米米l:mi>
)米米l:mo>
=米米l:mo>
t米米l:mi>
我米米l:mi>
,米米l:mo>
t米米l:mi>
∈米米l:mo>
(米米l:mo>
t米米l:mi>
我米米l:mi>
,米米l:mo>
t米米l:mi>
我米米l:mi>
+米米l:mo>
1米米l:mn>
]米米l:mo>
。米米l:mo>
因此,卡普托分数导数的饱和度<我nline-formula>
年代米米l:mi>
被定义为
(28)米米l:mtext>
D米米l:mi>
t米米l:mi>
我米米l:mi>
,米米l:mo>
t米米l:mi>
γ米米l:mi>
年代米米l:mi>
(米米l:mo>
t米米l:mi>
)米米l:mo>
=米米l:mo>
1米米l:mn>
Γ米米l:mi>
(米米l:mo>
1米米l:mn>
- - - - - -米米l:mo>
γ米米l:mi>
)米米l:mo>
∫米米l:mo>
t米米l:mi>
我米米l:mi>
t米米l:mi>
(米米l:mo>
t米米l:mi>
- - - - - -米米l:mo>
τ米米l:mi>
)米米l:mo>
- - - - - -米米l:mo>
γ米米l:mi>
∂米米l:mo>
年代米米l:mi>
∂米米l:mo>
t米米l:mi>
(米米l:mo>
τ米米l:mi>
)米米l:mo>
d米米l:mi>
τ米米l:mi>
,米米l:mo>
t米米l:mi>
∈米米l:mo>
(米米l:mo>
t米米l:mi>
我米米l:mi>
,米米l:mo>
t米米l:mi>
我米米l:mi>
+米米l:mo>
1米米l:mn>
]米米l:mo>
。米米l:mo>
我们现在介绍显式时间近似的离散化方案<我nline-formula>
D米米l:mi>
一个米米l:mi>
,米米l:mo>
t米米l:mi>
γ米米l:mi>
年代米米l:mi>
在<我nline-formula>
t米米l:mi>
我米米l:mi>
,米米l:mo>
j米米l:mi>
+米米l:mo>
1米米l:mn>
作为
(29)米米l:mtext>
D米米l:mi>
~米米l:mo>
t米米l:mi>
我米米l:mi>
,米米l:mo>
t米米l:mi>
我米米l:mi>
,米米l:mo>
j米米l:mi>
+米米l:mo>
1米米l:mn>
γ米米l:mi>
年代米米l:mi>
我米米l:mi>
,米米l:mo>
j米米l:mi>
+米米l:mo>
1米米l:mn>
=米米l:mo>
{米米l:mo>
b米米l:mi>
0米米l:mn>
(米米l:mo>
年代米米l:mi>
我米米l:mi>
,米米l:mo>
j米米l:mi>
+米米l:mo>
1米米l:mn>
- - - - - -米米l:mo>
年代米米l:mi>
我米米l:mi>
,米米l:mo>
j米米l:mi>
)米米l:mo>
,米米l:mo>
j米米l:mi>
=米米l:mo>
0米米l:mn>
,米米l:mo>
b米米l:mi>
0米米l:mn>
(米米l:mo>
年代米米l:mi>
我米米l:mi>
,米米l:mo>
j米米l:mi>
+米米l:mo>
1米米l:mn>
- - - - - -米米l:mo>
年代米米l:mi>
我米米l:mi>
,米米l:mo>
j米米l:mi>
)米米l:mo>
+米米l:mo>
b米米l:mi>
0米米l:mn>
∑米米l:mo>
k米米l:mi>
=米米l:mo>
1米米l:mn>
j米米l:mi>
b米米l:mi>
j米米l:mi>
- - - - - -米米l:mo>
k米米l:mi>
(米米l:mo>
年代米米l:mi>
我米米l:mi>
,米米l:mo>
j米米l:mi>
- - - - - -米米l:mo>
k米米l:mi>
+米米l:mo>
1米米l:mn>
- - - - - -米米l:mo>
年代米米l:mi>
我米米l:mi>
,米米l:mo>
j米米l:mi>
- - - - - -米米l:mo>
k米米l:mi>
)米米l:mo>
,米米l:mo>
j米米l:mi>
=米米l:mo>
1米米l:mn>
,米米l:mo>
…米米l:mo>
,米米l:mo>
N米米l:mi>
年代米米l:mi>
,米米l:mo>
在哪里
(30)米米l:mtext>
b米米l:mi>
0米米l:mn>
=米米l:mo>
h米米l:mi>
年代米米l:mi>
- - - - - -米米l:mo>
γ米米l:mi>
Γ米米l:mi>
(米米l:mo>
2米米l:mn>
- - - - - -米米l:mo>
γ米米l:mi>
)米米l:mo>
,米米l:mo>
b米米l:mi>
k米米l:mi>
=米米l:mo>
(米米l:mo>
k米米l:mi>
+米米l:mo>
1米米l:mn>
)米米l:mo>
1米米l:mn>
- - - - - -米米l:mo>
γ米米l:mi>
- - - - - -米米l:mo>
k米米l:mi>
1米米l:mn>
- - - - - -米米l:mo>
γ米米l:mi>
,米米l:mo>
k米米l:mi>
=米米l:mo>
1米米l:mn>
,米米l:mo>
…米米l:mo>
,米米l:mo>
N米米l:mi>
年代米米l:mi>
- - - - - -米米l:mo>
1米米l:mn>
。米米l:mo>
显式方案用于饱和度方程的矩阵域
(31)米米l:mtext>
ϕ米米l:mi>
米米米l:mi>
D米米l:mi>
~米米l:mo>
t米米l:mi>
我米米l:mi>
,米米l:mo>
t米米l:mi>
我米米l:mi>
,米米l:mo>
j米米l:mi>
+米米l:mo>
1米米l:mn>
γ米米l:mi>
米米米l:mi>
年代米米l:mi>
w米米l:mi>
,米米l:mo>
米米米l:mi>
我米米l:mi>
,米米l:mo>
j米米l:mi>
+米米l:mo>
1米米l:mn>
+米米l:mo>
∇米米l:mo>
·米米l:mo>
(米米l:mo>
f米米l:mi>
w米米l:mi>
,米米l:mo>
米米米l:mi>
我米米l:mi>
,米米l:mo>
j米米l:mi>
u米米l:mi>
一个米米l:mi>
,米米l:mo>
米米米l:mi>
我米米l:mi>
+米米l:mo>
1米米l:mn>
)米米l:mo>
=米米l:mo>
问米米l:mi>
w米米l:mi>
,米米l:mo>
米米米l:mi>
我米米l:mi>
,米米l:mo>
j米米l:mi>
+米米l:mo>
1米米l:mn>
,米米l:mo>
和裂缝网络
(32)米米l:mtext>
ϕ米米l:mi>
f米米l:mi>
D米米l:mi>
~米米l:mo>
t米米l:mi>
我米米l:mi>
,米米l:mo>
t米米l:mi>
我米米l:mi>
,米米l:mo>
j米米l:mi>
+米米l:mo>
1米米l:mn>
γ米米l:mi>
f米米l:mi>
年代米米l:mi>
w米米l:mi>
,米米l:mo>
f米米l:mi>
我米米l:mi>
,米米l:mo>
j米米l:mi>
+米米l:mo>
1米米l:mn>
+米米l:mo>
∇米米l:mo>
·米米l:mo>
(米米l:mo>
f米米l:mi>
w米米l:mi>
,米米l:mo>
f米米l:mi>
我米米l:mi>
,米米l:mo>
j米米l:mi>
u米米l:mi>
一个米米l:mi>
,米米l:mo>
f米米l:mi>
我米米l:mi>
+米米l:mo>
1米米l:mn>
)米米l:mo>
=米米l:mo>
问米米l:mi>
w米米l:mi>
,米米l:mo>
f米米l:mi>
我米米l:mi>
,米米l:mo>
j米米l:mi>
+米米l:mo>
1米米l:mn>
+米米l:mo>
问米米l:mi>
w米米l:mi>
,米米l:mo>
f米米l:mi>
我米米l:mi>
,米米l:mo>
j米米l:mi>
。米米l:mo>
空间离散化方案,cell-centered有限差分方法用于压力方程,而逆风有限体积方法对饱和度方程。对空间离散化方案的详细描述,我们指的是(
23]。