ЗАВИСИМОСТЬ ОТ ВРЕМЕНИ УСТОЙЧИВОСТИ ФРОНТА ФАЗОВОГО ПЕРЕХОДА ВОДА–ПАР В ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ПОРОДАХ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Изучается устойчивость фронта кипения воды в высокотемпературных породах, разделяющего водонасыщенную область и область перегретого пара. Такие течения возникают как при эксплуатации геотермальных месторождений, так и при протекании природных процессов. Исследование устойчивости проведено обобщенным методом нормальных мод, когда амплитуда возмущения давления зависит от времени, а водонасыщенная область ограничена. Полученное дисперсионное уравнение исследовалось численно и асимптотически. Найдено, что критерий устойчивости зависит от времени и асимптотически стремится к решению задачи для неограниченной области. Показано, что переход к неустойчивости реализуется при конечных волновых числах, а характерный размер наиболее неустойчивых возмущений практически не изменяется со временем. Библ. 20. Фиг. 9.

Об авторах

К. Р. Житников

Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского РАН

Email: k.zhitnik01@gmail.com
Москва, Россия

Г. Г. Цыпкин

Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского РАН

Email: tsypkin@ipmnet.ru
Москва, Россия

Список литературы

  1. Grant M.A. Review no. 1 Geothermal reservoir modeling // Geothermics. 1983. Т. 12.№4. С. 251–263.
  2. Schubert G., Straus J.M. Gravitational stability of water over steam in vapor-dominated geothermal systems // J. Geophys. Res. 1980. Т. 85.№B11. С. 6505–6512.
  3. Tsypkin G.G., Il’ichev A.T. Gravitational stability of the interface in water over steam geothermal reservoirs // Transport in porous media. 2004. Т. 55. С. 183–199.
  4. Tsypkin G.G., Il’ichev A.T. Superheating of water and morphological instability of the boiling front moving in the low-permeability rock // Int. J. Heat Mass Transfer. 2021. Т. 167. С. 120820.
  5. Цыпкин Г.Г. Исследование перехода к неустойчивости фронта кипения воды при инжекции в геотермальный резервуар // ТМФ. 2022. Т. 211.№2. С. 347–357.
  6. Цыпкин Г.Г. Неустойчивость фронта фазового перехода при инжекции воды в высокотемпературные породы // Тр. МИАН им. В.А. Стеклова. 2018. Т. 300. С. 197–204.
  7. Куликовский А.Г. Об устойчивости однородных состояний // ПММ. 1966. Т. 30.№1. С. 148–153.
  8. Riaz A., Hesse M., Tchelepi H.A., Orr F.M. Onset of convection in a gravitationally unstable boundary layer in porous media // J. Fluid Mech. 2006. Т. 548. С. 87–111.
  9. Rapaka S., Pawar R., Stauffer P., Zhang D., Chen S. Onset of convection over a transient base-state in anisotropic and layered porous media // J. Fluid Mech. 2009. Т. 641. С. 227–244.
  10. Tilton N., Riaz A. Nonlinear stability of gravitationally unstable, transient, diffusive boundary layers in porous media // J. Fluid Mech. 2014. Т. 745. С. 251–278.
  11. Tilton N., Daniel D., Riaz A. The initial transient period of gravitationally unstable diffusive boundary layers developing in porous media // Phys. Fluids. 2013. Т. 25.№9.
  12. Daniel D., Riaz A. Effect of viscosity contrast on gravitationally unstable diffusive layers in porous media // Phys. Fluids. 2014. Т. 26.№11.
  13. Mahmoodpour S., Rostami B., Soltanian M.R., Amooie M.A. Effect of brine composition on the onset of convection during CO2 dissolution in brine // Comput. and Geosciences. 2019. Т. 124. С. 1–13.
  14. Trefethen L.N., Trefethen A.E., Reddy S.C., Driscoll T.A.Hydrodynamic stability without eigenvalues // Science. 1993. Т. 261.№5121. С. 578–584.
  15. Luther E.E., Dallaston M.C., Shariatipour S.M., Holtzman R. Onset of convective instability in an inclined porous medium // Phys. Fluids. 2022. Т. 34.№1.
  16. Elgahawy Y., Azaiez J. Rayleigh–Taylor instability in porous media under sinusoidal time-dependent flow displacements // AIP Advances. 2020. Т. 10.№7.
  17. Соболева Е.Б. Численное моделирование фильтрационных концентрационно-конвективных течений с контрастом вязкости // Ж. вычисл. матем. и матем. физ. 2022. Т. 62.№11. С. 1927–1939.
  18. Соболева Е.Б. Метод численного моделирования концентрационно-конвективных течений в пористых средах в приложении к задачам геологии // Ж. вычисл. матем. и матем. физ. 2019. Т. 59.№11. С. 1961–1972.
  19. Brownell Jr D.H., Garg S.K., Pritchett J.W. Governing equations for geothermal reservoirs //Water Resour. Res. 1977. Т. 13.№6. С. 929–934.
  20. Tsypkin G.G., Calore C. Influence of capillary forces on water injection into hot rock, saturated with superheated vapour // Int. J. Heat Mass Transfer. 2007. Т. 50.№15–16. С. 3195–3202.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025