COMSOL地球科学溶质运移theory

1、中仿科技中仿科技-专业信息化软件及技术咨询公司专业信息化软件及技术咨询公司 www.cnt cntech co.,ltd- leading engineering virtual prototyping solutions provider comsol multiphysics“地球科学模块地球科学模块”中级培训中级培训溶质运移溶质运移中仿科技中仿科技-专业信息化软件及技术咨询公司专业信息化软件及技术咨询公司 www.cnt cntech co.,ltd- leading engineering virtual prototyping solutions provider 溶质运移溶质运移“

2、saturated porous media”模式“variable saturated porous media”模式中仿科技中仿科技-专业信息化软件及技术咨询公司专业信息化软件及技术咨询公司 www.cnt cntech co.,ltd- leading engineering virtual prototyping solutions provider “saturated porous media”模式偏微分方程 “variable saturated porous media”模式偏微分方程 应用模式属性（application mode properties） 求解域控制方程设定（

3、subdomain settings） 边界条件设定（boundary settings） 点、边设定（point and edge settings）内容内容 对流 吸附和阻滞 水里扩散 反应 保守和非保守公式中仿科技中仿科技-专业信息化软件及技术咨询公司专业信息化软件及技术咨询公司 www.cnt cntech co.,ltd- leading engineering virtual prototyping solutions provider c = solute concentrationcp = adsorbed concentrationqs = fluid volume frac

4、tionu = fluid velocityrb = bulk densitydl = dispersion tensorrl = aqueous reactionsrp = solid reactionssc = solute sourcefluid andsolid rxnscpllspbssrrcdtccccuq水动力弥散对流吸附l “saturated porous media”模式模式中仿科技中仿科技-专业信息化软件及技术咨询公司专业信息化软件及技术咨询公司 www.cnt cntech co.,ltd- leading engineering virtual prototyping

5、 solutions provider advection 水平对流水平对流溶质随着运动着的流体移动的过程称为对流。追踪溶质粒子的位置是通过平均线性流速 the vector of average linear fluid velocities uasuuas代表流体体积含水率，对于自由流体其值为1，对于多孔介质，为孔隙率，值在0.1-0.5之间。对于溶质输送应用模式，用户提供的是通过多孔介质单位面积的流体速度，比如特定的或者达西定律计算出的流网的流速。而不是孔隙内流体的流速ua 中仿科技中仿科技-专业信息化软件及技术咨询公司专业信息化软件及技术咨询公司 www.cnt cntech co.,

6、ltd- leading engineering virtual prototyping solutions provider sorption and retardation 吸附、解吸以及阻滞吸附、解吸以及阻滞12c linearc c freundlichc langmuir11ppnnppfflplpllcckkcccknkck sck sck cck ccp adsorbed concentration应用模式提供三种预定义的计算方式滞留因子rf 表征污染物在迁移过程中相对于水流被滞后的程度urf1upbascccrq 中仿科技中仿科技-专业信息化软件及技术咨询公司专业信息化软件及技

7、术咨询公司 www.cnt cntech co.,ltd- leading engineering virtual prototyping solutions provider hydrodynamic dispersion 水动力弥散水动力弥散机械弥散与分子扩散共同作用的结果，形成了水动力弥散。222123222123222123121313uuuuuuuuu()u()u()uslxxslmslyyslmslzzslmslxyslyxslxzslzxslyzslzyuvwddvuwddwuvdduvdduwddvwdd中仿科技中仿科技-专业信息化软件及技术咨询公司专业信息化软件及技术咨询公司

8、 www.cnt cntech co.,ltd- leading engineering virtual prototyping solutions provider 反应 reactions环境中的化学反应会影响溶质运移，比如生物降解、放射性衰退、变质、发热、吸热反应等。用户可以指定偏微分方程等式右端的反应项。通常的反应包括：ln2 radioactive decay-liquidln2 radioactive decay-solid creation from parent -liquidlisilipipibipiilksliilippkbpirccrccrcccrrr creation

9、 from sorbed parent -solid iipiiccc中仿科技中仿科技-专业信息化软件及技术咨询公司专业信息化软件及技术咨询公司 www.cnt cntech co.,ltd- leading engineering virtual prototyping solutions provider 保守和非保守形式在地球科学溶质运移应用模式有保守和非保守形式的控制方程可以选用保守形式的控制方程适用可压缩流体，流体的密度在空间是变化的 duipiisbsliiilipicicccccrrstctr duipiisbsliiilipicicccccrrstctr 非保守形式的控制方程适

10、用不可压缩流体，不可压缩流体对流项速度的散度是0中仿科技中仿科技-专业信息化软件及技术咨询公司专业信息化软件及技术咨询公司 www.cnt cntech co.,ltd- leading engineering virtual prototyping solutions provider l “variable saturated porous media”模式模式cgplggvlsgvpbssrrrcdacdtcccacccuqc = aqueous concentrationcp = adsorbed concentrationcg = gas concentrationqs = flui

11、d volume fractionrb = bulk densityav = gas volumeu = fluid velocityfluid, solid, and gas rxnsdl = liquid dispersion tensordg = gas dispersion tensorrl = aqueous reactionsrp = solid reactionsrg = gas reactionssc = solute source中仿科技中仿科技-专业信息化软件及技术咨询公司专业信息化软件及技术咨询公司 www.cnt cntech co.,ltd- leading engi

12、neering virtual prototyping solutions provider 对流、吸附和阻滞 同饱和溶质运移应用模式水动力弥散水动力弥散 在前述基础上补充了流体在前述基础上补充了流体-气体弥散张量气体弥散张量2d system 221212uu()ujilgiimlgggijlgijlgjiluuddad kuudd反应反应 增加了气相增加了气相ln2 radioactive decay-gas reaction-gasggvgiggvcracccracc 中仿科技中仿科技-专业信息化软件及技术咨询公司专业信息化软件及技术咨询公司 www.cnt cntech co.,ltd

13、- leading engineering virtual prototyping solutions provider cgplggvlsgvpbssrrrcdacdtcccacccuq保守非保守形式ugpsbvslvgglpgccccadca dccrrrscctq 中仿科技中仿科技-专业信息化软件及技术咨询公司专业信息化软件及技术咨询公司 www.cnt cntech co.,ltd- leading engineering virtual prototyping solutions provider 应用模式属性（应用模式属性（application mode properties）中

14、仿科技中仿科技-专业信息化软件及技术咨询公司专业信息化软件及技术咨询公司 www.cnt cntech co.,ltd- leading engineering virtual prototyping solutions provider 求解域控制方程设定求解域控制方程设定中仿科技中仿科技-专业信息化软件及技术咨询公司专业信息化软件及技术咨询公司 www.cnt cntech co.,ltd- leading engineering virtual prototyping solutions provider 边界条件设定（boundary settings）中仿科技中仿科技-专业信息化软件

15、及技术咨询公司专业信息化软件及技术咨询公司 www.cnt cntech co.,ltd- leading engineering virtual prototyping solutions provider 中仿科技中仿科技-专业信息化软件及技术咨询公司专业信息化软件及技术咨询公司 www.cnt cntech co.,ltd- leading engineering virtual prototyping solutions provider 中仿科技中仿科技-专业信息化软件及技术咨询公司专业信息化软件及技术咨询公司 www.cnt cntech co.,ltd- leading engi

16、neering virtual prototyping solutions provider 中仿科技中仿科技-专业信息化软件及技术咨询公司专业信息化软件及技术咨询公司 www.cnt cntech co.,ltd- leading engineering virtual prototyping solutions provider 中仿科技中仿科技-专业信息化软件及技术咨询公司专业信息化软件及技术咨询公司 www.cnt cntech co.,ltd- leading engineering virtual prototyping solutions provider 中仿科技中仿科技-专业

17、信息化软件及技术咨询公司专业信息化软件及技术咨询公司 www.cnt cntech co.,ltd- leading engineering virtual prototyping solutions provider 中仿科技中仿科技-专业信息化软件及技术咨询公司专业信息化软件及技术咨询公司 www.cnt cntech co.,ltd- leading engineering virtual prototyping solutions provider 中仿科技中仿科技-专业信息化软件及技术咨询公司专业信息化软件及技术咨询公司 www.cnt cntech co.,ltd- leading

18、 engineering virtual prototyping solutions provider 中仿科技中仿科技-专业信息化软件及技术咨询公司专业信息化软件及技术咨询公司 www.cnt cntech co.,ltd- leading engineering virtual prototyping solutions provider 点、边设定（点、边设定（point and edge settings）中仿科技中仿科技-专业信息化软件及技术咨询公司专业信息化软件及技术咨询公司 www.cnt cntech co.,ltd- leading engineering virtual p

19、rototyping solutions provider example：variably saturated flow and transport 算例描述：如右图所示，带有化学品的圆环内的水向下方的土柱中移动，当流动穿过非饱和的土柱的时候，化学物黏附在土体颗粒上，减缓了溶质相对于水的输送。另外，化学品浓度在水体和土体中发生生物降解而衰退。通过模拟追踪溶质的运移过程。是一个2d轴对称模型。中仿科技中仿科技-专业信息化软件及技术咨询公司专业信息化软件及技术咨询公司 www.cnt cntech co.,ltd- leading engineering virtual prototyping

20、solutions provider 控制方程fluid flow sepsrpshcsk khdqt van genuchten formulas ( )rsrse0ph0phses11+mnph0ph0ph1c 11e1e1mmmsrmssm0ph0ph0rk21e11emlmss0ph0ph1中仿科技中仿科技-专业信息化软件及技术咨询公司专业信息化软件及技术咨询公司 www.cnt cntech co.,ltd- leading engineering virtual prototyping solutions provider 地下水流动和溶质运移通过流体流速耦合在一起usrpk kh

21、d ()()cbpsllpcc cdcrrsttqq u()()pbpbcccc ccttttctqqqsolute transport 为了求解更方便，展开上式左项 ppppcck ckccbpsllbppcc kcdcc kcsttqqq u = phcccttq中仿科技中仿科技-专业信息化软件及技术咨询公司专业信息化软件及技术咨询公司 www.cnt cntech co.,ltd- leading engineering virtual prototyping solutions provider 建模步骤：中仿科技中仿科技-专业信息化软件及技术咨询公司专业信息化软件及技术咨询公司 ww

22、w.cnt cntech co.,ltd- leading engineering virtual prototyping solutions provider physicsconstants physics the scalar variables 中仿科技中仿科技-专业信息化软件及技术咨询公司专业信息化软件及技术咨询公司 www.cnt cntech co.,ltd- leading engineering virtual prototyping solutions provider 定义几何模型drawspecify objectsrectangle parameterexpressi

23、onwidth1.25height1.3r0z-1.3drawspecify objectsrectangle parameterexpressionwidth1.25height0.4r0z-0.4drawspecify objectsline r - 0 0.25, z - 0 0. 中仿科技中仿科技-专业信息化软件及技术咨询公司专业信息化软件及技术咨询公司 www.cnt cntech co.,ltd- leading engineering virtual prototyping solutions provider 求解域控制方程、边界条件设定multiphysics - richa

24、rds equation (esvr). settingssubdomain 1subdomain 2constitutive relationvan genuchtenvan genuchtens0.3390.399r00.0001storage termuser defineduser defineds0.3390.399ks0.4540.298f10001000settingssubdomain 1subdomain 21.391.74n1.61.38l0.50.5van genuchten 中仿科技中仿科技-专业信息化软件及技术咨询公司专业信息化软件及技术咨询公司 www.cnt cn

25、tech co.,ltd- leading engineering virtual prototyping solutions provider 中仿科技中仿科技-专业信息化软件及技术咨询公司专业信息化软件及技术咨询公司 www.cnt cntech co.,ltd- leading engineering virtual prototyping solutions provider 边界条件richards equation 中仿科技中仿科技-专业信息化软件及技术咨询公司专业信息化软件及技术咨询公司 www.cnt cntech co.,ltd- leading engineering virtual prototyping solutions provider multiphysics - solute transport (esst). 中仿科技中仿科技-专业信息化软件及技术咨询公司专业信息化软件及技术咨询公司 www.cnt cntech co.,ltd- leading engineering