Naslov Model dvostruke poroznosti
Autor Ivana Radišić
Mentor Mladen Jurak (mentor)
Član povjerenstva Mladen Jurak (predsjednik povjerenstva)
Član povjerenstva Eduard Marušić-Paloka (član povjerenstva)
Član povjerenstva Josip Tambača (član povjerenstva)
Član povjerenstva Andrej Dujella (član povjerenstva)
Ustanova koja je dodijelila akademski / stručni stupanj Sveučilište u Zagrebu Prirodoslovno-matematički fakultet (Matematički odsjek) Zagreb
Datum i država obrane 2014-09-24, Hrvatska
Znanstveno / umjetničko područje, polje i grana PRIRODNE ZNANOSTI Matematika
Sažetak U ovom radu smo izveli model dvostruke poroznosti koji opisuje gibanje fluida kroz frakturiranu poroznu sredinu. Frakturirana porozna sredina
Ω je porozna sredina koja se sastoji od matrice poroznih blokova
Ω ε m , koja je okruzena sustavom fraktura
Ω ε f , gdje parametar
ε predstavlja veličinu matričnog bloka. U radu smo najprije opisali model jednofaznog toka fluida na mikroskopskoj skali. Dobili smo sljedeću inicijalno rubnu zadaću
... Više { Φ ε ∂ ∂ t ρ ε − d i v ( K ε μ c ∇ ρ ε ) = f u Ω × ( 0 , T ) ρ ε = ρ b d na Γ D × ( 0 , T ) K ε μ c ∇ ρ ε ⋅ ν Ω = h na Γ N × ( 0 , T ) ρ ε = ρ i n i t na Ω × { 0 } , gdje ρ ε predstavlja gustoću fluida unutar Ω , a Φ ε i K ε su funkcije poroznosti i propusnosti fluida Φ ε ( x ) = { Φ ∗ x ∈ Ω ε f ϕ ε ( x ) x ∈ Ω ε m , K ε ( x ) = { K ∗ x ∈ Ω ε f ε 2 k ε ( x ) x ∈ Ω ε m , Pomoću teorije homogenizacije izveli smo model na makroskopskoj skali gdje smo funkcije Φ ε i K ε zamijenili sljedećim funkcijama Φ H = | Y f | | Y | Φ ∗ K H = K ∗ 1 | Y | ∫ Y f ( ∇ y ω ( y ) + I ) d y , te smo dobili model dvostruke poroznosti { Φ H ∂ t ρ 0 f − d i v ( K H μ c ∇ ρ 0 f ) = f − 1 | Y | ∫ Y m ϕ ( y ) ∂ t ρ 0 m d y u Ω × ( 0 , T ) ρ 0 f = ρ b d na Γ D × ( 0 , T ) K H μ c ∇ ρ 0 f ⋅ ν Ω = h na Γ N × ( 0 , T ) ρ 0 f = ρ i n i t f na Ω × { 0 } , { ϕ ( y ) ∂ t ρ 0 m ( x , y , t ) − d i v y ( k ( y ) μ c ∇ y ρ 0 m ( x , y , t ) ) = f ( x , t ) u Ω × Y m × ( 0 , T ) ρ 0 m ( x , y , t ) = ρ 0 f ( x , t ) na Ω × ∂ Y m × ( 0 , T ) ρ 0 m ( x , y , 0 ) = ρ i n i t m ( x ) na Ω × Y m . Prostornu i vremensku diskretizaciju modela smo proveli primjenom metode konačnih elemenata, odnosno implicitne Eulerove metode. Numeričku usporedbu modela proveli smo pomoću DUNE-a, software-a za rješavanje parcijalnih diferencijalnih jednadžbi. Došli smo do zaključka da je model na makroskopskoj skali manje zahtjevan za numeričko rješavanje, jer zahtjeva manji broj elemenata u triangulaciji domene Ω . Modele smo testirali za različite vrijednosti parametra ε , te smo primijetili da se relativna greska numeričkih rješenja makroskopskog i mikroskopskog modela smanjuje sa smanjenjem parametra ε . Sakrij dio sažetka
Sažetak (engleski) In this paper we derived double porosity model of flow in fractured porous media. Fractured porous media
Ω contains system of fracture planes
Ω ε f dividing the porous rock into collection of blocks
Ω ε m . In this paper we first have described model of single phase flow on a microscopic scale. Single phase flow is described by following equations \begin{align*} \begin{cases} \Phi^\varepsilon \frac{\partial}{\partial t}\rho^\varepsilon - div
... Više \left( \frac{K^\varepsilon}{\mu c} \nabla \rho^\varepsilon \right)=f &\text{u } \Omega \times (0,T)\\ \rho^\varepsilon=\rho_{bd} &\text{na} \: \Gamma_D \times (0,T)\\ \frac{K\varepsilon}{\mu c} \nabla \rho^\varepsilon \cdot \nu_\Omega=h &\text{na } \Gamma_N \times (0,T)\\ \rho^\varepsilon=\rho^{init} &\text{na } \Omega \times \{0\}, \end{cases} \end{align*} where ρ ε denotes fluid density. Φ ε and K ε are porosity and permeability functions Φ ε ( x ) = { Φ ∗ x ∈ Ω ε f ϕ ε ( x ) x ∈ Ω ε m , K ε ( x ) = { K ∗ x ∈ Ω ε f ε 2 k ε ( x ) x ∈ Ω ε m , Macroscopic model is derived from homogenization theory. We have replaced Φ ε and K ε by following functions Φ H = | Y f | | Y | Φ ∗ K H = K ∗ 1 | Y | ∫ Y f ( ∇ y ω ( y ) + I ) d y , Double porosity model is given by { Φ H ∂ t ρ 0 f − d i v ( K H μ c ∇ ρ 0 f ) = f − 1 | Y | ∫ Y m ϕ ( y ) ∂ t ρ 0 m d y u Ω × ( 0 , T ) ρ 0 f = ρ b d na Γ D × ( 0 , T ) K H μ c ∇ ρ 0 f ⋅ ν Ω = h na Γ N × ( 0 , T ) ρ 0 f = ρ i n i t f na Ω × { 0 } , { ϕ ( y ) ∂ t ρ 0 m ( x , y , t ) − d i v y ( k ( y ) μ c ∇ y ρ 0 m ( x , y , t ) ) = f ( x , t ) u Ω × Y m × ( 0 , T ) ρ 0 m ( x , y , t ) = ρ 0 f ( x , t ) na Ω × ∂ Y m × ( 0 , T ) ρ 0 m ( x , y , 0 ) = ρ i n i t m ( x ) na Ω × Y m . We applied finite element method for spatial discretization and backward Euler for discretization in time. Numerical model comparison is done by DUNE, modular toolbox for solving partial differential equations. We have concluded that double porosity model is much easier to approximate computationaly because it requires less grid elements. Models have been tested for different ε values. We have noticed that relative error decreases as ε decreases. Sakrij dio sažetka
Ključne riječi
model dvostruke poroznosti
gibanje fluida kroz frakturiranu poroznu sredinu
DUNE software-a za rješavanje parcijalnih diferencijalnih jednadžbi
Ključne riječi (engleski)
double porosity model
flow in fractured porous media
DUNE modular toolbox for solving partial differential equations
Jezik hrvatski
URN:NBN urn:nbn:hr:217:628243
Studijski program Naziv: Primijenjena matematika Vrsta studija: sveučilišni Stupanj studija: diplomski Akademski / stručni naziv: magistar/magistra matematike (mag. math.)
Vrsta resursa Tekst
Način izrade datoteke Izvorno digitalna
Prava pristupa Pristup korisnicima matične ustanove
Uvjeti korištenja
Datum i vrijeme pohrane 2019-02-01 11:05:32