PetraSim - 地下水模拟仿真软件 ｜ TOUGH 图形建模
PetraSim 地下水模拟仿真软件 是面向 TOUGH 系列模拟器的图形化建模与结果处理环境，提供交互式三维建模、网格生成、参数定义和计算结果可视化，可用于多孔及裂隙介质中的多相流、传热和相关运移过程研究。
PetraSim 将模型几何、材料属性、井、源汇项和模拟设置组织在交互式界面中，并自动生成模拟器输入文件、读取受支持的输出结果，便于围绕模型开展前处理与后处理。
通过选择相应模拟器接口和状态方程（EOS），可用于地下水与包气带、地热储层、碳封存、挥发性有机污染物运移及反应性运移等分析。具体可描述的组分、相态与耦合过程取决于所选模拟器和 EOS。
三维模型与网格生成
地层几何与井定义
支持导入已有三维地层数据来定义模型几何，为地层分配材料属性，并定义穿过模型的井。交互式三维操作可用于查看地层、井及模型内部结构。
矩形与 Voronoi 网格
支持矩形网格，并可按单元所在区域分配属性；需要贴合地层时，可采用矩形贴合网格或 Voronoi 贴合网格。提供网格和单元编辑，也可添加用于边界条件的额外非网格单元。
参数设置与状态方程选择
结合方程与曲线检查输入
模型参数通过对话框组织。设置相对渗透率时，可查看对应方程，并动态预览参数变化后的曲线，便于理解输入含义及其在模型中的使用方式。
EOS 描述不同的流体组分及相态组合。例如，EOS3 可描述水与空气的单相或两相条件；EOS7C 涉及甲烷与二氧化碳或氮气等组分，可用于相关地下储层与碳封存研究。
模拟器与分析方向
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TOUGH2：多相流与传热
用于多孔及裂隙介质中的多相流体与热流模拟。通过不同 EOS 模块描述流体混合物，可用于地热储层、地下水、包气带及注入过程等问题。
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T2VOC：水、空气与单种 VOC 三相流
面向水、空气和一种挥发性有机化合物的三相流，可用于非水相液体迁移、土壤气相抽提、空气注入、地下水抽取及蒸汽辅助修复等分析。
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TMVOC：多组分有机污染物运移
用于水、土壤气体与多组分 VOC 混合物的三相非等温流动，可研究饱和与非饱和介质中的燃料、溶剂污染物行为，以及自然条件或工程修复条件下的运移过程。
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TOUGHREACT：流动、传热与化学反应耦合
将多相流、传热、溶质运移与化学反应结合，可用于地下水水质、污染物运移、碳封存及地热系统矿物变化等分析，包括矿物溶解、沉淀及相关孔隙度和渗透率变化。
PetraSim 整合相应模拟器的受支持执行程序，使用范围需与所选接口对应。TOUGH3 及较新的 TOUGHREACT 执行程序需另行取得相应授权，并在 PetraSim 支持的输入、输出和 EOS 范围内使用；界面兼容不等于包含全部执行程序或全部功能。
地热井与源汇过程设置
井启动与分层产能参数
随附的 TOUGH2 执行程序提供地热模型相关扩展，可指定产能井的启动时间，并为井的不同层设置产能指数（PI）和流动压力。
源汇分组与计算输出
可按源汇名称对单元分组，用于多个井穿过同一单元时的产出分配；支持在指定时间步写出 SAVE 文件，并提供相关 EOS 的附加输出。
水与蒸汽物性
随附 TOUGH2 对标准 EOS 加入 IAPWS-IF97 纯水物性关联式及 IAPWS 水与蒸汽黏度计算方法，可结合适用 EOS 研究相关地热条件。
毛细压力与焓设置
EOS2 和 EWASG 提供毛细压力与焓相关选项，可结合具体组分、相态及模拟任务设置模型。
时间序列与三维结果分析
查看单元随时间变化的结果
内置时间历程图可查看结果随时间的变化并进行数据比较。三维结果窗口提供等值面、矢量和等值线图，用于检查计算结果的空间分布。
数据可导出到电子表格，或导出为适合 Tecplot 等图形软件处理的格式。也支持导入并显示 TOUGH2Path 的 .vtp 路径线文件。
核心模块与接口组合
PetraSim 采用核心模块与模拟器接口组合的方式。Core Module 需至少搭配一个 Interface 模块，接口选择应与研究过程和计算代码对应。
Core Module 核心模块
作为 PetraSim 的基础模块，与所需模拟器接口组合使用，形成对应的图形化建模与结果处理环境。
TOUGH2/T2VOC Interface 接口模块
面向 TOUGH2 与 T2VOC 相关建模任务，可结合多相流、传热及单种 VOC 运移需求选择。
TMVOC Interface 接口模块
面向 TMVOC 多组分 VOC 三相非等温流动模拟任务，与核心模块配合使用。
TOUGHREACT Interface 接口模块
面向流动、传热、溶质运移和化学反应耦合任务，与核心模块配合使用。具体 EOS 与执行程序支持范围需按所用代码确认。
应用场景
地下水与包气带研究
结合水与气体组分、饱和及非饱和条件，开展地下流动、传热及运移过程研究。
地热储层与注入过程
用于地热储层、生产井与注入井相关模拟，以及水、蒸汽和其他组分参与的地下流动分析。
碳封存与反应性运移
结合相应 EOS 或反应性运移代码，研究地下碳封存、流体与矿物反应及储层性质变化。
污染场地与修复分析
用于挥发性有机污染物的迁移与归趋，分析气相抽提、抽水和蒸汽辅助修复等过程，也可用于实验室和现场试验的设计与分析。
常见问答
- PetraSim 与 TOUGH 模拟器是什么关系？
- PetraSim 提供图形化模型创建、输入文件组织及结果可视化，数值计算由所选的 TOUGH 系列模拟器执行。
- 仅用于地下水流动吗？
- 除地下水与包气带外，还可结合相应模拟器开展地热、多相流、VOC 运移及化学反应耦合等研究。
- 可以处理非规则地层和贴合网格吗？
- 支持导入三维地层数据，并提供矩形和 Voronoi 贴合网格，也支持网格与单元编辑。
- 可以查看时间历程和三维分布吗？
- 提供时间历程图、等值面、矢量和等值线等结果显示方式，并支持数据导出及 TOUGH2Path 路径线导入。
- 是否能将结果用于其他图形软件？
- 可导出到电子表格，也可输出适合 Tecplot 等图形软件处理的格式，具体可用结果取决于模拟器输出。
运行环境与服务支持
PetraSim 面向 Windows 环境使用。模型规模、网格单元数量和三维显示需求会影响内存、处理器与显卡配置选择，可结合具体计算任务确认运行环境。
可提供 PetraSim 正版授权采购、核心模块与接口选型咨询、安装部署协助和售后技术支持服务。可结合地下水、地热、污染物运移或反应性运移等任务确认模块组合及服务需求。
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