COMSOL初始裂縫
關注創建者：淵魚 創建時間：2022-06-28
COMSOL初始裂縫的實例教程
提供裂縫性油藏離散裂縫網絡模型COMSOL數值模擬案例，對比計算了有無加非達西的計算結果。通過案例可以掌握基于離散裂縫網絡的網絡裂縫井產能等相關模型的建立，包括氣體單項、油水兩項。具體案例和相關推導過程附后。
動畫效果1.gif
目前使用comsol實現水力壓裂的方法主要是相場法與連續介質損傷方法，相場法的實現比較復雜，不過一些學者已經把模型代碼部分開源，幫助我們學習。連續介質損傷方法發展的比較早，其中國產軟件RFPA在這方面做的比較好。目前線彈性損脆性或者軟化模型使用的比較多，對于頁巖、花崗巖水力壓裂一般使用脆性損傷模型。而對于煤這種軟巖，脆性模型有時候并不適用。基于煤破壞峰后軟化行為，軟化損傷模型比脆性模型更適用煤。相場法模型應用在彈性模量與強度比較低的巖石壓裂過程中，很容易出現模型不收斂現象。相場法主要用在彈模比較大的且以張拉破壞為主的巖石壓裂過程中，對于軟煤可能存在失效的問題。
RFPA比較適用于脆性巖石的壓裂或者破壞，模擬出來的效果也比較好，但是應用在煤的壓裂時，形成的裂縫很寬，并不能很好的反映壓裂效果。我目前借助使用比較多的COMSOL with Matlab平臺，初步實現了實驗室和現場中裂隙煤體中復雜裂縫擴展的模擬。模型中很大的問題，也是收斂問題，主要的參數與方程來自與公開發表的文獻。該模型使用的主要方程是線彈性軟化損傷方程與裂隙本構方程。水力裂縫與天然裂縫之間的相互作用，是模型的難點。comsol中的裂隙流模塊，可以實現裂隙中水流動。在5.6之前的版本中，固體力學模塊中有彈性薄層接口，這個接口可以自定義裂隙的本構方程。基于裂隙的本構模型，可以獲得裂隙表面的法向應力與剪切應力，從而實現裂隙的閉合與張開，具體方程可以參考Qinghua Lei在IJRMMS上發表的論文。使用零厚度的線段或者平面來代替裂隙，煤巖的損傷主要發生在基質中，天然裂隙或其他節理不會出現損傷。使用矩形或者很薄的長方體表征裂隙，可以設置裂隙的強度參數和根據破壞準則判斷破壞類型。不過，使用成百上千的矩形或者長方體的話，網格單元數量比較多，對計算機配置有較高的要求。
展開 第一次打開COMSOL with MATLAB時，需要輸入用戶名（Username）和密碼（Password）：用戶名自己輸入一個即可，密碼需要輸入兩次（注意：密碼在輸入時不顯示，確保兩次輸入相同）。完成輸入后，命令窗口如下所示。
在MATLAB建立完成模型之后，導入到COMSOL中進行求解計算，這時需要連接到COMSOL Server。打開COMSOL主程序，文件–>COMSOL Multiphysics Server–>連接到服務器–>輸入用戶名和密碼–>單擊確定，完成連接。然后相同操作，從服務器導入App，即可完成模型的導入。
生成隨機裂縫：
附件包含隨機裂隙m文件，歡迎下載學習。
展開 本帖以交流為主，共同學習將裂縫中的層流流動和基質中的達西流動耦合計算的案例，具體例子在帖子后面，購買前請先私信，如果做相近方向的可贈送案例，歡迎做相近方向的大佬指導學習！
在COMSOL中可采用CAD模型導入的方式實現隨機裂紋或是纖維材料的建模。首先需要在CAD內生成所需的三維纖維模型，這里用到了CAD_隨機纖維3D插件。模型建立如下圖所示。注意這里的纖維采用的是線，而非實體。
將長方體基體導出為.sat文件，同時將刪除基體后的線狀纖維另存為.dwg文件。
打開COMSOL軟件，在幾何菜單下選擇導入三維CAD文件，選擇剛剛保存的.dwg文件，并將要導入的對象更改為曲線和點，可選擇合并曲線對象。構建對象，這樣三維的線就導入到COMSOL軟件內了。
下一步我們將長方體的基體材料也導入到COMSOL內，其實這一步也可以在COMSOL中直接建模完成。還是選擇導入，選擇剛剛保存的.sat文件，在這里要導入的對象需要選擇實體。
到這一步纖維跟基體就全部導入到COMSOL內了。
如果想再COMSOL內模擬線性的裂縫，需要將基體進行分割操作，選擇布爾操作和分割-差集。要添加的對象選擇基體，要減去的對象選擇纖維。
構建對象后，基體材料就被纖維分割完成，形成了基體內的線狀裂縫。
后面進行網格剖分分析等，可根據自己的要求進行。
最后看一下GIF效果圖：
在建模過程中所采用的AutoCAD插件可以在這里下載得到：
CAD_隨機纖維3D插件
如需2D版本可通過下面鏈接下載：
CAD隨機纖維2D插件
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目前使用comsol實現水力壓裂的方法主要是相場法與連續介質損傷方法，相場法的實現比較復雜，不過一些學者已經把模型代碼部分開源，幫助我們學習。連續介質損傷方法發展的比較早，其中國產軟件RFPA在這方面做的比較好。目前線彈性損脆性或者軟化模型使用的比較多，對于頁巖、花崗巖水力壓裂一般使用脆性損傷模型。而對于煤這種軟巖，脆性模型有時候并不適用。基于煤破壞峰后軟化行為，軟化損傷模型比脆性模型更適用煤。
案例說明
在現實中的絕大多數材料并非均質，材料內部難免會存在一定數量的缺陷，如微觀孔隙、裂紋等，同時由于生成工藝的不同這些微損傷可能存在各向異性，本案例提供在微觀裂紋數目及長度一致的情況下，初始裂紋分布對材料力學性能的基礎分析。
模擬過程
首先建立隨機裂紋分布模型，裂紋數目均為100條，采用四種不同走向的裂紋分布模式：
這里建模用到了CAD隨機纖維2D插件，分別生成45°相交裂紋、隨機走向裂紋
找不到一致的初始值。
分段函數超出范圍
最后一個時步不收斂。
有哪位大神可以幫我解答一下，萬分感謝！！！跪求！！
comsol隨機幾何模型
在常見的材料中，嚴格來講均質單一性的材料并不常見，更多的是隨機材料。這就使得在幾何建模時需要考慮材料的隨機性，這里講介紹幾種常見的隨機材料模型及在comsol內構建該模型的方法。
comsol多類隨機裂隙，帶厚度裂隙：
comsol纖維隨機分布，復合材料：
comsol隨機分布顆粒：
comsol隨機孔隙：
在COMSOL中可采用CAD模型導入的方式實現隨機裂紋或是纖維材料的建模。首先需要在CAD內生成所需的三維纖維模型，這里用到了CAD_隨機纖維3D插件。模型建立如下圖所示。注意這里的纖維采用的是線，而非實體。
將長方體基體導出為.sat文件，同時將刪除基體后的線狀纖維另存為.dwg文件。
打開COMSOL軟件，在幾何菜單下選擇導入三維CAD文件，選擇剛剛保存的.dwg文件，并將要導入的對象更改為曲線和點
我們在使用 COMSOL Multiphysics 設置瞬態模型，計算時經常會碰到軟件報錯：“初始條件與載荷和邊界條件不一致”。
在進行流體瞬態流動研究時最容易出現這種問題，在任意瞬態模型中也可能出現同類問題。
在計算開始時，經常遇到求解器采用非常小的時間步長，或者求解器將報告類似錯誤消息
第一次打開COMSOL with MATLAB時，需要輸入用戶名（Username）和密碼（Password）：用戶名自己輸入一個即可，密碼需要輸入兩次（注意：密碼在輸入時不顯示，確保兩次輸入相同）。完成輸入后，命令窗口如下所示。
在MATLAB建立完成模型之后，導入到COMSOL中進行求解計算，這時需要連接到COMSOL Server。打開COMSOL主程序，文件–>COMSOL Multiphysics
提供裂縫性油藏離散裂縫網絡模型COMSOL數值模擬案例，對比計算了有無加非達西的計算結果。通過案例可以掌握基于離散裂縫網絡的網絡裂縫井產能等相關模型的建立，包括氣體單項、油水兩項。具體案例和相關推導過程附后。
動畫效果1.gif
提供COMSOL地下水流動模塊設置靜水壓力為初始地層壓力的算例，具體案例在帖子后面。
提供COMSOL中基于相場方法模擬裂縫多孔介質中的滲吸算例，可用于學習簡單幾何模型和復雜幾何模型中的兩相流動模擬，比較采用相場方法守恒和不守恒條件下計算結果的差異，對比水平集方法和相場方法，具體案例在帖子后面。
