Explorar o uso de aproximação do método Multiscale Hybrid Mixed com pre-condicionador

• Processo: 21/02187-7
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de maio de 2021
• Data de Término da vigência: 12 de fevereiro de 2023
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Mecânica
• Acordo de Cooperação: Equinor (antiga Statoil)
• Pesquisador responsável: Philippe Remy Bernard Devloo
• Beneficiário: Jeferson Wilian Dossa Fernandes
• Instituição Sede: Centro de Estudos de Energia e Petróleo (CEPETRO). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
• Empresa: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia Mecânica (FEM)
• Vinculado ao auxílio: 17/15736-3 - Centro de Pesquisa em Engenharia em Reservatórios e Gerenciamento de Produção de Petróleo, AP.PCPE
• Assunto(s): Análise numérica Método dos elementos finitos Métodos iterativos
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Análise Numérica | Elementos Finitos | Métodos Iterativos | O trabalho de pesquisa proposto enquadre-se na área de análise numérica, com ênfase em desenvolvimento de pre-condicionador para aproximação de métodos mistos de elementos finitos

Resumo

Este trabalho é uma continuação da tese de doutorado de Omar Duran Triana [DURAN] que desenvolveu as ferramentas computacionais para aplicar o método "Multiscale Hybrid-Mixed" (MHM) [PAREDES] e Reduced Order Modeling (ROM) de deformação geomecânica [DURAN], para simular fluxo de reservatório de duas fases. Num primeiro projeto associado a um pedido de bolsa (o candidato selecionado assumirá a bolsa em outubro de 2020) será desenvolvido um Solver Multiescala como um simulador protótipo simulando o fluxo em meios porosos. Nesta proposta, o candidato irá confirmar a robustez do Multiscale Solver aplicando-o aos conjuntos de dados disponíveis no repositório OPM. Diferentes estratégias para melhorar a qualidade das aproximações MHM serão avaliadas: a) uma avaliação a priori do contraste de permeabilidade; b) por uma análise espectral da matriz associada ao contorno; e c) melhorando iterativamente a solução aproximada. Em uma tese de doutorado recentemente concluída em São Carlos, Franciane Fracalossi Rocha demonstra que uma perda considerável na precisão é observada quando se aplica o método MHM ou MMM a problemas onde é observado forte contraste de permeabilidade entre macro-domínios. Ela demonstrou que a mudança adaptativa entre os dois métodos pode atenuar esse problema. Nesta pesquisa irá mostrar que a mesma melhoria de qualidade pode ser obtida adicionando de forma adaptativa funções de fluxo entre os domínios. A vantagem do MHM sobre o MMM é que as aproximações do MMM requerem uma etapa de pós-processamento (cara) para produzir soluções localmente conservadoras. Ao estudar o trabalho sobre solvers multiescala de Efendiev, o autor notou uma semelhança entre o "Método dos elementos finitos multiescala generalizados mistos" e o MHM. Em suas publicações, Efendiev documenta diferentes procedimentos para calcular macrofluxos específicos entre domínios que podem ser estendidos/aplicados para melhorar as aproximações MHM. A qualidade da aproximação MHM também será avaliada melhorando iterativamente os fluxos entre os macro-domínios. Esses fluxos serão calculados com base em cálculos residuais. Os fluxos de escala fina podem então ser usados para melhorar progressivamente o MHM durante a etapa de tempo. Essa abordagem também pode ser vista como um método iterativo em que a aproximação MHM é um pré-condicionador para a aproximação em escala real. O foco desta contribuição será: aplicar MHM a conjuntos de dados disponíveis no repositório OPM e/ou sugeridos pela equipe de simulação de reservatórios da Equinor; melhorar as aproximações MHM com base na avaliação a priori da permeabilidade contrastes ou decomposição espectral local conforme documentado por Efendiev em "multiscale finite element methods for high-contrast problems using local spectral basis functions"; estimar o erro induzido por macro fluxos MHM calculando o fluxo reconstruído entre dois domínios em escala fina e compará-los com macro fluxos; utilizar a reconstrução de fluxos de escala fina e macro fluxos como um pré-condicionador para aproximar a formulação de escala fina. (AU)

Publicações científicas

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

DEVLOO, PHILIPPE R. B.; FERNANDES, JEFERSON W. D.; GOMES, SONIA M.; ORLANDINI, FRANCISCO T.; SHAUER, NATHAN. An efficient construction of divergence-free spaces in the context of exact finite element de Rham sequences. COMPUTER METHODS IN APPLIED MECHANICS AND ENGINEERING, v. 402, p. 28-pg., 2022-12-01. (17/15736-3, 21/03791-5, 21/02187-7)