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PetraSim是用于TOUGH2模拟程序家族的图形化界面。TOUGH2及其衍生程序由伯克利劳伦斯国家实验室(Lawrence Berkeley National Labroatory)研发,因其在孔隙和裂隙介质中水流和热运移的强大模拟能力而被认可,包括挥发性有机化合物的多组分混合物(TMVOC)。TOUGH2已用于包括环境修复和Yucca山地下水流在内的多相、多组分问题。
PetraSim以交互式3D环境,包括网格剖分,参数定义和结果展示,使建模者充分应用TOUGH2的功能。PetraSim解放了分析者,让他们可以专注于模型本身,同时自动处理TOUGH2输入和输出文件的繁琐细节,从而大大降低了TOUGH2的使用难度。具有PetraSim的TOUGH2版本包括TOUGH2和T2VOC可执行程序,为用户减少了成本和复杂性。
PetraSim的主要特点包括:
完全交互式的模型生成和结果展示。 3D模型控制和视觉反馈。 利用直观对话框的定义参数。 集成化网格生成。 集成化网格和单元格编辑。 自动生成模型的输入文件。 集成化3D等值面,矢量和等值线绘制。 - 集成化时间记录图和数据对比。
最近改进的PetraSim包括了对新模块TOUGHREACT和TOUGH-Fx/HYDRATE的支持。 图2所得网格剖分
TOUGHREACT是孔隙裂隙介质中多相流体非等温流化学反应的数值模拟程序。矿物集合体与液体之间的反应能在局部平衡或动力速率下发生。气相可以是化学活性的。沉淀和溶解反应能够改变地层的孔隙度和渗透性,也能改变岩石的不饱和流特征。
TOUGH-Fx/HYDRATE是模拟含水层系统状态的新程序。对于达西定律有效的任意大小的(从实验室到水库)复杂地质介质中的典型普通自然CH4-氢氧化物沉积物(即,永久冻结带和深海沉积物),TOUGH-Fx/HYDRATE通过求解质量和热量平衡藕合方程,能够模拟其中的非等温气体释放,相特性、液体和热量流动。
图3 3D等值面和矢量图示例 应用实例:
圣母玛利亚大学土木工程和地质科学系的Andrea Dunn,把PetraSim作为非均质系统水位上升时部分饱和带(PSF-地下水系统中限制水位地区)中空气和LNAPL捕获研究的一部分。
她进行了室内实验,用TOUGH2和T2VOC模型演示了所证实的空气和LNAPL捕获行为。下图表明LNAPL/水系统吸实验结束时的结果(左图)和数值(T2VOC)模拟(右图)。数值模拟准确地反应了实验室看到的LNAPL捕获行为。这些实验和模拟是在变流速下进行的,而且数值模拟和实验室数据一致。 图4 计算和实验LNAPL的对比
模型验证之后,研究延伸到调查各种沉积参数(沉积物的单位空气进入压和沉积物颗粒大小的均一性)如何影响非均质气/水系统中的空气捕获。
“PetraSim非常有用,是我研究工作中最重要的部分,它使我有效率地应用TOUGH2和T2VOC,不必为每次模拟都手动生成所有的输入文件”。
30天免费试用版可以通过以下网址获得:
——摘自International Groundwater Modeling Center Newsletter;Volume XXIII,Issue 2;Fall 2005。
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