常密度与变密度流体双组分溶质运移实验研究

为准确预测地下水系统中污染物的运移路径及浓度分布,需深入理解不同密度条件下多组分溶质的稀释及运移机理。本文通过室内实验,分别在常密度流体与变密度流体中,系统观测了荧光素钠与氯化钠两种化合物在不同混合比时的运移现象,量化了出口处的浓度分布、稀释指数及两种溶质的浓度标准差。研究发现：在常密度流体中,两种化合物的运移相互独立,其浓度分布取决于化合物各自的水动力扩散与弥散;而在变密度流体中,两种溶质的运移相互影响,其运移轨迹与浓度分布均相同,取决于占比较大化合物的运移结果;变密度对流导致溶质羽和周围流体的接触面积增大,相较于常密度条件,溶质的稀释程度得到大幅提升。     

一种模拟节点达西流速的多尺度有限元-有限元模型

提出了一种能高效模拟节点达西流速并保证其连续性的多尺度有限元-有限元模型(MSFEM-FEM).该方法先应用多尺度有限元法(MSFEM)框架改进了Yeh的有限元模型的水头模拟部分以提升效率与精度,再将多尺度网格转化为有限元网格,应用Yeh的有限元框架保证流速的连续性.基于多尺度基函数,MSFEM-FEM能够汲取研究区的...     

一种模拟介质交界面处达西流速的分区多尺度有限单元法

地下含水层常由多种不同含水介质组成,交界面处的达西流速需符合折射定律,传统数值方法难以准确模拟。基于多尺度有限元法和区域分解技术提出分区多尺度有限元法(Multiscale finite element method with Domain decomposition technique,MSFEM-D)模拟交界面处的达西流速。该方法运用多尺度有限元法模拟水头,获取全局信息保证解的精度,并提升尺度以降低计算消耗;再利用区域分解技术将研究区分区以分离界面两侧介质,同时结合多尺度基函数和Yeh的有限元模型来高效模拟达西流速。因此,MSFEM-D不仅能保证交界面处的法向达西流速的连续性,还能保证切向达西流速符合折射定律。数值模拟结果表明MSFEM-D能够保证达西流速在交界面处满足折射定律,精度与Zhou等的S1有限元模型相近,并可节约大量计算消耗。