Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Woda drąży kamień … O modelowaniu procesów rozpuszczania szczelin skalnych.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Woda drąży kamień … O modelowaniu procesów rozpuszczania szczelin skalnych."— Zapis prezentacji:

1 Woda drąży kamień … O modelowaniu procesów rozpuszczania szczelin skalnych

2 Plan Jak wygląda szczelina skalna? Dlaczego procesy rozpuszczania są istotne? Dlaczego trudno je modelować? Jak wyznaczyć przepływ cieczy i transport cząstek w szczelinie? Eksperyment vs symulacja Podsumowanie

3 Szczelina skalna – powierzchnie skalne h – rozwarcie, h/L << 1

4 woda – sól kamienna kwasy – skały wapienne, np.: Przykłady procesów rozpuszczania skale czasowe – od minut do dziesiątek tysięcy lat wzrost rozwarcia – nawet o 5 rzędów wielkości

5 Pe = Da = – współczynnik dyfuzji – stała szybkości reakcji – średnie rozwarcie – charakterystyczna prędkość Zrozumieć... Jak ewolucja geometrii szczeliny w czasie zależy od prędkości przepływu cieczy i szybkości reakcji rozpuszczania

6 Zastosowania: Przechowywanie odpadów

7 Zastosowania: Magazynowanie CO 2

8 Zastosowania: Wydobycie ropy

9 Zastosowania: Elektrownie geotermalne

10 Zastosowania Powstawanie jaskiń

11 Rozpuszczanie nie jest proste… Algorytm numeryczny przepływ cieczy transport substancji ewolucja geometrii kinetyka reakcji rozpuszczania

12 Model mikroskopowy korzysta bezpośrednio z informacji o topografii szczeliny przepływ cieczy uzyskany przez rozwiązywanie równań Naviera-Stokesa w trzech wymiarach nie zawiera żadnych wolnych parametrów poza mikroskopowymi charakterystykami układu (D, η, k ), które możemy wyznaczyć niezależnie

13 Metoda lattice-Boltzmann opiera się na uproszczonym modelu kinetycznym procesów mikroskopowych w cieczy, skonstruowanym tak, by odpowiednie wielkości średnie spełniały żądane równania makroskopowe (Naviera-Stokesa)

14 Zderzenia i propagacja – funkcja rozkładu prędkości v i w węźle r przed zderzeniempo zderzeniupropagacja

15 Momenty funkcji rozkładu spełniają równania Naviera-Stokesa

16 Transport substancji równanie konwekcji-dyfuzji + warunki brzegowe metoda błądzenia przypadkowego

17 Błądzenie przypadkowe klasyczne trzeba użyć ~ 10 3 cząstek w każdej komórce, aby wyznaczyć ze zmienną masą śledzimy tylko jedną cząstkę działa tylko dla liniowej kinetyki

18 Eksperyment: rozpuszczanie KDP (Russell Detwiler et al., LLNL, 2003) woda KDP (dwuwodorowy fosforan potasu) chropowate szkło rozmiary próbki cm początkowe średnie rozwarcie mm końcowe rozwarcie dokładne pomiary ewoluującej geometrii szczeliny dla dwóch liczb Pecleta (Pe = 54 i Pe = 216)

19 Powiększenie szczeliny dla przy Pe = 216 rozpuszczanie stosunkowo jednorodne brak wyraźnych kanałów eksperymentsymulacja

20 eksperymentsymulacja tworzą się wyraźne kanały, które następnie rosną, łączą się i rywalizują między sobą pod koniec eksperymentu cały przepływ skupia się w zaledwie kilku głównych kanałach Powiększenie szczeliny dla przy Pe = 54

21 Powiększenie szczeliny przy Pe = 54

22 Niestabilność prowadząca do powstawania kanałów (Ortoleva, 1987)

23 Szczelina stworzona numerycznie Przeszkody rozmieszczone w sposób przypadkowy pomiędzy dwiema płaszczyznami

24 Pole prędkości przy t=0 całkowity rzut prędkości

25 Powiększenie szczeliny Pe10100 PeDa przyrost rozwarcia dla

26 Pole prędkości cieczy Pe10100 PeDa całkowity rzut prędkości przy

27 Podsumowanie Procesy rozpuszczania szczelin skalnych można modelować numerycznie na poziomie mikroskopowym. Potrafimy symulować rozpuszczanie stosunkowo dużych układów, dla których istnieją wyniki eksperymentalne. Metody mikroskopowej można również użyć do testowania zasadności różnorakich przybliżeń używanych przy symulacji rozpuszczania szczelin.

28

29 Własności skalowania

30 Propagator ale spełnia

31 Równanie ewolucji analogiczne do modelu BGK w teorii kinetycznej

32 Odbicie od ścianki i powrót do komórki macierzystej Propagacja do komórek sąsiednich Odbicie zarówno do komórki macierzystej jak i do komórek sąsiednich Warunki brzegowe


Pobierz ppt "Woda drąży kamień … O modelowaniu procesów rozpuszczania szczelin skalnych."

Podobne prezentacje


Reklamy Google