Academic Journal
MODELING OF THERMAL CONVECTION IN POROUS MEDIA WITH VOLUMETRIC HEAT SOURCE USING THE GERA CODE ; МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОВОЙ КОНВЕКЦИИ В ПОРИСТЫХ СРЕДАХ С УЧЕТОМ ОБЪЕМНОГО ТЕПЛОВЫДЕЛЕНИЯ В КОДЕ GERA
| العنوان: | MODELING OF THERMAL CONVECTION IN POROUS MEDIA WITH VOLUMETRIC HEAT SOURCE USING THE GERA CODE ; МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОВОЙ КОНВЕКЦИИ В ПОРИСТЫХ СРЕДАХ С УЧЕТОМ ОБЪЕМНОГО ТЕПЛОВЫДЕЛЕНИЯ В КОДЕ GERA |
|---|---|
| المؤلفون: | F. V. Grigoriev, I. V. Kapyrin, Y. V. Vassilevski, Ф. В. Григорьев, И. В. Капырин, Ю. В. Василевский |
| المصدر: | Chebyshevskii Sbornik; Том 18, № 3 (2017); 234-253 ; Чебышевский сборник; Том 18, № 3 (2017); 234-253 ; 2226-8383 ; 10.22405/2226-8383-2017-18-3 |
| بيانات النشر: | Tula State Lev Tolstoy Pedagogical University |
| سنة النشر: | 2018 |
| المجموعة: | Chebyshevskii Sbornik (E-Journal) / Чебышевский сборник |
| مصطلحات موضوعية: | код GeRa, thermal convection in porous media, the GeRa code, volumetric heat source, тепловая конвекция в пористых средах, объемное тепловыделение |
| الوصف: | This article is devoted to the problem of thermal convection in porous media with volumetric heat generation modelling, arising in practice of radioactive waste (RW) disposal safety assessment. In the first section a brief overview of widespread hydrogeological codes (FEFLOW, SUTRA, SEAWAT, TOUGH2) featuring the ability to solve thermal problems is done. We point out the lack of heat generation caused by radioactive decay model in these programs. The GeRa numerical code developed by the authors is presented. In the second section we consider the mathematical model of coupled groundwater flow, solute and heat transport, which is implemented in GeRa. The model describes these processes in saturated porous media and takes into account radioactive decay, sorption on the rock, the dependences of density and viscosity on temperature. The heat transport equation is written assuming thermal equilibrium between the fluid and the rock. The model includes heat transport by convection and conduction-thermal dispersion. The heat source terms can be wells and volumetric heat generation due to radioactive decay. The numerical scheme implemented in GeRa to solve the aforementioned coupled problem is introduced in the third section. The space discretization is done using finite volume methods (FVM). Sequential iterative coupling implicit scheme is used for temporal discretization. On each iteration of the scheme the flow, heat transport and solute transport problems are solved sequentially. The fourth section is devoted to the test problem of heat generating fluid convection in a closed two- dimensional cavern filled by porous material with isothermal walls. The results obtained using GeRa code are compared to the asymptotical solution deduced by Haajizadeh. In the fifth section we present the results of modelling with GeRa the experiments of Buretta and Berman in which they investigated the regimes of free thermal convection of fluid with volumetric heat generation in porous media. The dependences of Nusselt number on the Raley ... |
| نوع الوثيقة: | article in journal/newspaper |
| وصف الملف: | application/pdf |
| اللغة: | Russian |
| Relation: | https://www.chebsbornik.ru/jour/article/view/357/322; Diersh H.-J. G. FEFLOW – Finite element modeling of flow, mass and heat transport in porous and fractured media. Springer, 2014, Berlin Heidelberg, XXXV, 996 pp.; Voss C.I. A finite-element simulation model for saturated-unsaturated, fluiddensity-dependent ground-water flow with energy transport or chemicallyreactive single-species solute transport: U.S. Geological Survey Water- Resources Investigations Report 84-4369. 1984, 409 pp.; Voss C.I., Provost A.M. SUTRA, A Model for Saturated-Unsaturated Variable-Density Ground-Water Flow with Solute or Energy Transport: Geological Survey Water-Resources Investigations Report 02-4231. 2002, 250 pp.; Weatherhill D., Simmons C.T., Voss C.E., Robinson N.I. Testing densitydependent ground- water models: twodimensional steady state unstable convection in infinite, finite and inclined porous layers // Advances in Water Resources. 2004. Vol. 27, P. 547-562.; Ranganathan V., Hanor J.S. Basin density-driven groundwater flow near salt domes // Chem. Geol. 1988. №74. P. 173–188.; Langevin C.D., Thorne D.T., Jr., Dausman A.M., Sukop M.C., Guo, Weixing SEAWAT Version 4: A Computer Program for Simulation of Multi-Species Solute and Heat Transport: U.S. Geological Survey Techniques and Methods Book 6, Chapter A22, 2007, 39 pp.; Pruess K., Oldenburg C., Moridis G. TOUGH2 User’s Guide, ver. 2.0. Lawrence Berkeley National Laboratory. 1999.; Капырин И. В., Иванов В. А., Копытов Г. В., Уткин С. С. Интегральный код GeRa для обоснования безопасности захоронения РАО // Горный журнал. 2015. №10. С. 44-50.; Василевский Ю.В., Коньшин И. Н., Копытов Г. В., Терехов К. М. INMOST - программная платформа и графическая среда для разработки параллельных численных моделей на сетках общего вида. М.: Издательство Московского университета, 2013. 144 с.; Официальная страница программной платформы INMOST: www.inmost.org.; Diersh H.-J. G., Kolditz O. Coupled groundwater flow and transport: 2. Thermohaline and 3D convection systems // Advances in Water resources. 1998. Vol. 21, P. 401-425.; Кимель Л.Р., Машкович В. П. Защита от ионизирующих излучений. Справочник. Изд. 2. М.: Атомиздат, 1972. 312 с.; Nikitin K., Vassilevski Yu. A monotone nonlinear finite volume method for advection– diffusion equations on unstructured polyhedral meshes in 3D // Russian J. Numer. Anal. Math. Modelling. 2010. Vol. 25. №4. P.335-358.; Haajizadeh M., Ozguc A. F., Tien C. L. Natural convection in a vertical porous enclosure with internal heat generation // Int. J. Heat Mass Transfer. 1985. Vol. 27, №10. P. 1893–1902.; Buretta R. J., Berman A. S. Convective heat transfer in a liquid saturated porous layer // ASME J. Appl. Mech. 1976. Vol. 43, P. 249–253.; Hardee H. C., Nilson R. H. Natural convection in porous media with heat generation // Nucl. Sci. Engng. 1977. Vol. 63, P. 119–132.; Rhee S. J., Dhir V. K., Catton I. Natural convection heat transfer in beds of inductively heated particles // ASME J. Heat Transfer. 1978. Vol. 100, P. 78–85.; Kulacki F. A., Freeman R. G. A note on thermal convection in a saturated, heat generating porous layer // ASME J. Heat Transfer 1979. Vol. 101, P. 169–171.; Nield D.A., Bejan A. Convection in Porous Media (5th edition). Springer, 2017.; Окуньков Г. А., Рыбальченко А. И., Куваев А. А. Тепловой режим геологической среды при захоронении жидких радиоактивных отходов // Геоэкология. Инженерная геология. Гидрогеология. Геокриология. 2003. №3. C.237–244.; Кирюхин А. В., Куваев А. А. Моделирование тестовой задачи по закачке высокоактивных РАО в водоносный горизонт с учетом радиогенного разогрева пласта // Материалы международной научной конференции «Гидрогеология сегодня и завтра», МГУ. 2013. C.204–209.; Рыбальченко А. И., Пименов М. К., Костин П. П. и др. Глубинное захоронение жидких радиоактивных отходов. М.: ИздАт. 1994. С. 120.; Мальковский В. И., Пэк А. А., Кочкин Б.Т., Озерский А.Ю. Оценка потенциального загрязнения геологической среды при подземном захоронении радиоактивных отходов на участке «Енисейский» Нижнеканского массива (Красноярский край) // Геоэкология. Инженерная геология. Гидрогеология. Геокриология. 2013. №6. С. 483-490.; Левин В.А., Модели и методы. Образование и развитие дефектов. М.: ФИЗМАТЛИТ. 2015. 456 с. (Нелинейная вычислительная механика прочности / Под общ. ред. В. А. Левина: В 5 т. Т. 1).; https://www.chebsbornik.ru/jour/article/view/357 |
| DOI: | 10.22405/2226-8383-2017-18-3-234-253 |
| الاتاحة: | https://www.chebsbornik.ru/jour/article/view/357 https://doi.org/10.22405/2226-8383-2017-18-3-234-253 |
| Rights: | Authors who publish with this journal agree to the following terms:Authors retain copyright and grant the journal right of first publication with the work simultaneously licensed under a Creative Commons Attribution License that allows others to share the work with an acknowledgement of the work's authorship and initial publication in this journal.Authors are able to enter into separate, additional contractual arrangements for the non-exclusive distribution of the journal's published version of the work (e.g., post it to an institutional repository or publish it in a book), with an acknowledgement of its initial publication in this journal.Authors are permitted and encouraged to post their work online (e.g., in institutional repositories or on their website) prior to and during the submission process, as it can lead to productive exchanges, as well as earlier and greater citation of published work (See The Effect of Open Access). ; Авторы, публикующие статьи в данном журнале, соглашаются на следующее:Авторы сохраняют за собой автороские права и предоставляют журналу право первой публикации работы, которая по истечении 6 месяцев после публикации автоматически лицензируется на условиях Creative Commons Attribution License , которая позволяет другим распространять данную работу с обязательным сохранением ссылок на авторов оригинальной работы и оригинальную публикацию в этом журнале.Авторы имеют право размещать их работу в сети Интернет (например в институтском хранилище или персональном сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению и большему количеству ссылок на данную работу (См. The Effect of Open Access). |
| رقم الانضمام: | edsbas.12AF606B |
| قاعدة البيانات: | BASE |
| DOI: | 10.22405/2226-8383-2017-18-3-234-253 |
|---|