We present a comprehensive workflow to simulate single-phase flow and transport in fractured porous media using the discrete fracture matrix approach. The workflow has three primary parts: (1) a method for conforming mesh generation of and around a three-dimensional fracture network, (2) the discretization of the governing equations using a second-order mimetic finite difference method, and (3) implementation of numerical methods for high-performance computing environments. A method to create a conforming Delaunay tetrahedralization of the volume surrounding the fracture network, where the triangular cells of the fracture mesh are faces in the volume mesh, that addresses pathological cases which commonly arise and degrade mesh quality is also provided. Our open-source subsurface simulator uses a hierarchy of process kernels (one kernel per physical process) that allows for both strong and weak coupling of the fracture and matrix domains. We provide verification tests based on analytic solutions for flow and transport, as well as numerical convergence. We also provide multiple expositions of the method in complex fracture networks. In the first example, we demonstrate that the method is robust by considering two scenarios where the fracture network acts as a barrier to flow, as the primary pathway, or offers the same resistance as the surrounding matrix. In the second test, flow and transport through a three-dimensional stochastically generated network containing 257 fractures is presented.


翻译:我们提出了一个利用离散断裂矩阵法模拟单相流和在断裂多管介质中运输单相流的综合工作流程,该工作流程有三个主要部分:(1) 符合三维断裂网络的网格生成和周围的方法,(2) 使用二阶微离子有限差异法对管理方程进行分解,(3) 采用高性能计算环境的数字方法。一种在断裂网络周围形成符合Delaunay四氟分解体积的方法,断裂网的三角细胞在体积网格中面,处理通常产生并降低网状质量的病理案例。我们提供的浅表层下模拟器使用一个流程内核的等级(每物理过程一个内核),使断裂和矩阵区域发生强弱的组合。我们提供基于流动和运输的解析性解决方案以及数字趋同的核查测试。我们还提供了在复杂断裂网络中多处解析的方法。首先,我们证明这种方法是稳健的,通过考虑两种情景,即骨质断裂网络的流流流流和垂直矩阵作为障碍流流流的试导矩阵。

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