天然氣水合物多場耦合數值模擬方法研究取得新進展-

天然氣水合物的開采是壹個涉及滲流、傳熱、水合物相變和沈積物力學變形的THMC多物理場耦合過程。目前，水合物THMC耦合數值模擬方法有兩種研究思路:第壹種是用有限體積法計算流體體系，用有限元法處理固體體系；第二種思路是用有限元法同時處理流體系統和固體系統。第壹種方法在流固耦合過程中需要插值，流體系統的網格不適用於固體系統。第二種方法存在流體系統局部不守恒的問題，導致不收斂，非物理解。

在本研究中，提出了有限元法與有限元法混合的新思路。在所有非結構網格的基礎上構造壹組雙重控制體積網格，在控制體積網格上采用有限體積法結合有限元插值函數求解流體系統，在原網格上采用有限元法求解固體系統。這樣壹種新的研究思路有幾個優點:壹是構造控制體積使流體系統和固體系統的變量位於同壹節點，保證了流體系統解的局部守恒，避免了流固耦合插值和網格不相容的問題；其次，引入有限元插值函數來近似多點流動，避免了傳統有限體積法對網格正交性的要求，可以使用完全非結構網格來構造復雜的幾何模型。基於上述算法，團隊開發了壹套具有完全自主知識產權的數值模擬器QIMGHyd-THMC，並得到了室內模擬實驗結果和國際主流數值模擬軟件的驗證，為水合物多場耦合數值模擬方法提供了新的思路和框架。(萬)據

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