Об одной клеточно-автоматной модели просачивания в пористой среде
УДК
532.546:004.94EDN
RMWEIWDOI:
10.31429/vestnik-22-2-6-14Аннотация
Моделирование процесса просачивания жидкости сквозь пористые структуры имеет широкие приложения в различных научных и практических областях: геологии и гидрогеологии, геотехнических и гидрологических инженерных задачах, производстве пористых композитных материалов, нефтепереработке, экологии, агрономии и др. Моделирование процесса просачивания жидкости сквозь пористые структуры с использованием клеточно-автоматных моделей является одним из подходов, применяемых для описания поведения жидкости на уровне микроскопических пор и соединительных каналов в пористой среде. В работе реализована пространственная клеточно-автоматная модель процесса просачивания жидкости сквозь пористую среду, имеющую заданную морфологию, с использованием суперпозиции операторов конвекции и диффузии, реализованы возможные гидрофильные эффекты. Создано приложение на языке Python, предоставляющее возможность просмотра результатов работы 3D модели, а также срезов клеточного массива, различными плоскостями после заданного числа итераций.
Ключевые слова:
пористая среда, просачивание, клеточный автомат, конвекция, диффузияИнформация о финансировании
Фрагменты работы выполнены в рамках ГЗ ЮНЦ РАН (00-25-13 № 125011200152-06).
Библиографические ссылки
- Biot, M.A., Mechanics of deformation and acoustic propagation in porous media. Journal of Applied Physics, 1962, vol. 33(4), pp. 1482–1498.
- Burridge, R., Keller, J., Poroelasticity equations derived from microstructure. J. Acoust. Soc. Am., 1981, vol. 70(4), pp. 1140–1146.
- Гольдберг, В.М. Скворцов, Н.П., Проницаемость и фильтрация в глинах. Москва, Недра, 1986. [Goldberg, V.M. Skvortsov, N.P., Pronitsaemost' i fil'tratsiya v glinakh = Permeability and filtration in clays. Moscow, Nedra, 1986. (in Russian)]
- Нигматулин, Р.И., Динамика многофазных сред. Ч. 1. Москва, Наука, 1987. [Nigmatulin, R.I., Dinamika mnogofaznykh sred. Ch. 1 = Dynamics of multiphase media. Pt. 1. Moscow, Nauka, 1987. (in Russian)]
- Ross, P.J., Efficient numerical methods for infiltration using Richards equation. Water Resources Research, 1990, vol. 26, iss. 2, pp. 279–290.
- Helmig, R., Multiphase flow and transport processes in the subsurface: a contribution to the modeling of hydrosystems. Berlin, Springer-Verlag, 1997.
- Hilfer, R., Macroscopic equations of motion for two-phase flow in porous media. Physical Review, 1998, vol. 58, iss. 2, pp. 2090–2096.
- Четверушкин, Б.Н., Морозов, Д.Н., Трапезникова, М.А., Чурбанова, Н.Г., Шильников, Е.В., Об одной схеме для решения задач фильтрации. Математическое моделирование, 2010, т. 22, № 4, с. 99–109. [Chetverushkin, B.N., Morozov, D.N., Trapeznikova, M.A., Churbanova, N.G., Shilnikov, E.V., On one scheme for solving filtration problems. Matematicheskoe modelirovanie = Mathematical Modeling, 2010, vol. 22, no. 4, pp. 99–109. (in Russian)]
- Бандман, О.Л., Клеточно-автоматный метод исследования свойств пористых сред. Сибирский журнал вычислительной математики, 2010, т. 13, № 1, c. 1–13. [Bandman, O.L., Cellular-automata method for studying the properties of porous media. Sibirskiy zhurnal vychislitel'noy matematiki = Siberian Journal of Computational Mathematics, 2010, vol. 13, no. 1, pp. 1–13. (in Russian)]
- Марков, С.И., Иткина, Н.Б., Многомасштабное моделирование процесса просачивания однофазного флюида в пористых средах. Сибирские электронные математические известия, 2018, т. 15, с. 115–134. [Markov, S.I., Itkina, N.B., Multiscale modeling of the process of percolation of a single-phase fluid in porous media. Sibirskie elektronnye matematicheskie izvestiya = Siberian Electronic Mathematical News, 2018, vol. 15, pp. 115–134. (in Russian)]
- Шурина, Э.П., Иткина, Н.Б., Марков, С.И., Математическое моделирование процесса просачивания многофазной жидкости в гетерогенных средах на базе вычислительной схемы разрывного метода Галеркина. Высокопроизводительные вычислительные системы и технологии, 2019, т. 3, № 2, с. 52–62. [Shurina, E.P., Itkina, N.B., Markov, S.I., Mathematical modeling of the process of percolation of a multiphase fluid in heterogeneous media based on the computational scheme of the discontinuous Galerkin method. Vysokoproizvoditel'nye vychislitel'nye sistemy i tekhnologii = High-performance Computing Systems and Technologies, 2019, v. 3, no. 2, pp. 52–62. (in Russian)]
- Степанов, С.П., Григорьев, А.В., Афанасьева, Н.М., Численное моделирование процесса просачивания в трещиновато-пористый грунт в условиях крайнего севера. Математические заметки СВФУ, 2020, т. 27, № 2, с. 105–115. [Stepanov, S.P., Grigoriev, A.V., Afanasyeva, N.M., Numerical modeling of the seepage process in cracked-porous soil in the conditions of the far north. Matematicheskie zametki SVFU = Mathematical notes of NEFU, 2020, vol. 27, no. 2, pp. 105–115. (in Russian)]
- Crampin, S., Gao, Yu., The new geophysics and the future of international workshops on seismic anisotropy. Journal of Seismic Exploration, 2007, vol. 16(2), pp. 1–10.
- Wang, Y., Wang, S., Xue, Sh., Adhikary, D., Numerical modeling of porous flow in fractured rock and its applications in geothermal energy extraction. Journal of Earth Science, 2015, vol. 26, iss 1, pp. 020–027.
- Nabovati, A., Sousa, A.C.M., Fluid flow simulation in random porous media at pore level using the lattice Boltzmann method. Journal of Engineering Science and Technology, 2007, vol. 2, pp. 226–237.
- Ramirez, A., Jaramillo, D.E., Porous media generated by using an immiscible lattice-gas model. Computational Material Science, 2012, vol. 65, pp. 157–164.
- Бандман, О.Л., Клеточно-автоматное моделирование процесса просачивания жидкости через пористый материал. В Труды Междунар. конф. "Параллельные вычислительные технологии" (ПаВТ-2013). Челябинск, Изд. центр ЮУрГУ, 2013, с. 278–287. [Bandman, O.L., Cellular automata modeling of the process of liquid percolation through a porous material. In Trudy Mezhdunar. konf. "Parallel'nye vychislitel'nye tekhnologii" (PaVT-2013) = Proc. of the Int. Conf. "Parallel Computing Technologies" (PaVT-2013). Chelyabinsk, Publishing Center of SUSU, 2013, pp. 278–287. (in Russian)]
- Domasevich, M.A., Pavlova, A.V., Rubtsov, S.E., Telyatnikov, I.S., Cellular automata modeling of processes on landscape surfaces using triangulation meshes. In IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 2021, vol. 867(1), art. 012017.
- Domain Specific Language and Translator for Cellular Automata Models of Physico-Chemical Processes. In Proc. of PaCT-2011, Lecture Notes in Computer Science 6873, 2011. Berlin, Springer, pp. 172–177.
- Toffolli, T., Margolus, N., Cellular Automata Machines: A New Environment for Modeling. Cambridge, MIT Press, 1987.
Скачивания
Данные по скачиваниям пока не доступны.
Даты
Поступила в редакцию
25 мая 2025
Принята к публикации
26 июня 2025
Публикация
30 июня 2025
Как цитировать
[1]
Рубцов, С.Е., Телятников, И.С., Павлова, А.В., Об одной клеточно-автоматной модели просачивания в пористой среде. Экологический вестник научных центров Черноморского экономического сотрудничества, 2025, т. 22, № 2, pp. 6–14. DOI: 10.31429/vestnik-22-2-6-14
Лицензия
Copyright (c) 2025 Рубцов С.Е., Телятников И.С., Павлова А.В.
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
