第七届青年地学论坛

二氧化碳捕捉和地下封存被看作是最有效的减少二氧化碳大气中排放的技术之一。但是由于过于巨大的空间和时间尺度，二氧化碳地下封存数值模拟的计算量一直是一个困扰科学家们的难题。为了提升计算效率，把控制方程在垂向做积分的降维模型（垂向均衡模型和动态重组模型）被广泛的使用。垂向均衡模型假设被注入的二氧化碳和地下咸水可以在重力的作用下迅速的分离，因此忽略了流体的垂向运动。相反，动态重组模型基于多尺度的框架，不再被垂向均衡的假设所限制。动态重组模型在积分模型的基础上，把垂向的两相流问题当作一维流动方程来求解，可以有效的捕捉二氧化碳的纵向运动。尽管动态重组模型可以突破垂向均衡的假设，并且保持了积分模型的运算效率，但仍然只能被应用在均质和分层非均质的含水层中。因此，为了能够模拟在各种真实的非均质条件下二氧化碳地下封存的过程，我们提出了一个新的混合模型，耦合了全尺寸模型和动态重组模型。在非均质的区域使用全尺寸模型来保证计算精度，在均质的区域采用动态重组模型来提升计算效率。通过三个不同复杂度的数值算例，我们成功的证明了这个多尺度混合模型可以在保证和全尺寸模型类似计算精度的情况下，大幅度提升计算效率。
 

二氧化碳,数值模拟,多相流