comsol地球科学-溶质运移-theory

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1、COMSOLMultiphysics“地球科学模块”中级培训——溶质运移溶质运移“SaturatedPorousMedia”模式“VariableSaturatedPorousMedia”模式“SaturatedPorousMedia”模式偏微分方程“VariableSaturatedPorousMedia”模式偏微分方程应用模式属性（ApplicationModeProperties）求解域控制方程设定（SubdomainSettings）边界条件设定（BoundarySettings）点、边设定（PointandEdgeSettings）内容对流吸附和阻滞水里扩散反应保守和非保守公式c

2、=soluteconcentrationcP=adsorbedconcentrationqs=fluidvolumefractionu=fluidvelocityrb=bulkdensityDL=dispersiontensorRL=aqueousreactionsRP=solidreactionsSc=solutesourceFluidandSolidrxns水动力弥散对流吸附“SaturatedPorousMedia”模式Advection—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—thevectorofaveragelinearfluidve

3、locitiesθs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uaSorptionandRetardation—吸附、解吸以及阻滞cP—adsorbedconcentration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HydrodynamicDispersion—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。反应—Reactions环境中的化学反应会影

4、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：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非保守形式的控制方程——适用不可压缩流体，不可压缩流体对流项速度的散度是0“VariableSaturatedPorousMedia”模式c=aqueousconcentrationcP=adsorbedconcentrationcG=gasconcentrationqs=fluidvolumefractionrb=bulkdensity

5、av=gasvolumeu=fluidvelocityFluid,Solid,andGasrxnsDL=liquiddispersiontensorDG=gasdispersiontensorRL=aqueousreactionsRP=solidreactionsRG=gasreactionsSc=solutesource对流、吸附和阻滞同饱和溶质运移应用模式水动力弥散在前述基础上补充了流体-气体弥散张量2Dsystem反应增加了气相保守非保守形式应用模式属性（ApplicationModeProperties）求解域控制方程设定边界条件设定（BoundarySettings）点、边设定（P

6、ointandEdgeSettings）Example：VariablySaturatedFlowandTransport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。控制方程FluidFlowvanGenuchtenformulas地下水流动和溶质运移通过流体流速耦合在一起SoluteTransport为了求解更方便，展开上式左项建模步骤：Physics>ConstantsPhysics>the

7、ScalarVariables定义几何模型Draw>SpecifyObjects>RectanglePARAMETEREXPRESSIONwidth1.25height1.3r0z-1.3Draw>SpecifyObjects>RectanglePARAMETEREXPRESSIONwidth1.25height0.4r0z-0.4Draw>SpecifyObjects>Liner->00.25,z->00.