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Ostwald ripening of gas bubbles in porous media: Impact of pore geometry and spatial bubble distribution
Advances in Water Resources ( IF 4.0 ) Pub Date : 2024-03-26 , DOI: 10.1016/j.advwatres.2024.104688 Deepak Singh , Helmer André Friis , Espen Jettestuen , Johan Olav Helland
Advances in Water Resources ( IF 4.0 ) Pub Date : 2024-03-26 , DOI: 10.1016/j.advwatres.2024.104688 Deepak Singh , Helmer André Friis , Espen Jettestuen , Johan Olav Helland
We study pore-scale gas bubble ripening in porous media by combining a mass transfer method based on chemical potential differences with a level-set method for updating the gas/liquid configurations. We examine the impact of pore geometry and initial gas bubble distribution on the evolution, as well as the effect of mesh refinement and numerical parameters controlling the adaptive time steps in the model. Our results show that the pore geometry has a significant impact as it determines the rate of bubble pressure change with volume, while the area for mass transfer influences the time scale of the evolution. Simulations with different spatial patterns of bubbles with high and low pressures yield different ripening behaviors, classified as local and global ripening regimes. Simulations on sandstone with volumetrically similar bubble distributions display different ripening paths depending on the initial bubble locations, emphasizing the importance of capturing displacement history before ripening investigations.
中文翻译:
多孔介质中气泡的奥斯特瓦尔德成熟:孔隙几何形状和空间气泡分布的影响
我们通过将基于化学势差的传质方法与更新气/液构型的水平集方法相结合来研究多孔介质中的孔隙尺度气泡成熟。我们研究了孔隙几何形状和初始气泡分布对演化的影响,以及网格细化和控制模型中自适应时间步长的数值参数的影响。我们的结果表明,孔隙几何形状具有重大影响,因为它决定了气泡压力随体积变化的速率,而传质面积则影响演化的时间尺度。对高压和低压气泡的不同空间模式进行模拟会产生不同的成熟行为,分为局部和全局成熟机制。对体积相似的气泡分布的砂岩进行的模拟显示出不同的成熟路径,具体取决于初始气泡位置,强调了在成熟研究之前捕获位移历史的重要性。
更新日期:2024-03-26
中文翻译:
多孔介质中气泡的奥斯特瓦尔德成熟:孔隙几何形状和空间气泡分布的影响
我们通过将基于化学势差的传质方法与更新气/液构型的水平集方法相结合来研究多孔介质中的孔隙尺度气泡成熟。我们研究了孔隙几何形状和初始气泡分布对演化的影响,以及网格细化和控制模型中自适应时间步长的数值参数的影响。我们的结果表明,孔隙几何形状具有重大影响,因为它决定了气泡压力随体积变化的速率,而传质面积则影响演化的时间尺度。对高压和低压气泡的不同空间模式进行模拟会产生不同的成熟行为,分为局部和全局成熟机制。对体积相似的气泡分布的砂岩进行的模拟显示出不同的成熟路径,具体取决于初始气泡位置,强调了在成熟研究之前捕获位移历史的重要性。