OpenGeoSysOGS是由德国亥姆霍兹环境研究中心UFZ主导开发的旨在解决多孔与裂隙介质中多物理场耦合过程的开源数值模拟平台。与传统商业软件FEFLOW和COMSOL不同OpenGeoSys采用基于有限元法的模块化架构和统一的XML项目文件格式通过灵活的物理过程组合与完全耦合的求解策略能够精确模拟复杂地质条件下诸如地热资源开发、二氧化碳地质封存、污染物反应性运移、岩土力学变形以及核废料地质处置等跨尺度多场耦合问题。OpenGeoSys的核心优势在于其真正的THMC热-水-力-化学全耦合能力实现了各物理过程在同一框架下的强耦合求解确保了模拟结果的物理一致性与数值稳定性。相较于传统仅考虑单一过程或采用顺序耦合方法的模拟工具OpenGeoSys在处理涉及非线性相互作用的地下系统时更具优势。其内置的HydroMechanics模块实现了流体流动与固体变形的完全耦合适用于地面沉降、水力压裂等问题的模拟ReactiveTransport模块深度集成了PHREEQC等地球化学引擎能够处理复杂的水-岩相互作用、矿物溶解沉淀及生物地球化学过程而THM、THC等综合模块则为深部地热、能源储存等前沿课题提供了完整的解决方案。目前OpenGeoSys凭借其开源特性、科学透明性及强大的多场耦合能力已成为全球高校及科研机构在地球科学、环境工程及能源领域开展前沿研究的重要工具并逐步应用于重大工程项目的评估与决策支持。随着全球开发者社区的持续贡献其功能与性能不断拓展展现出强大的生命力和应用前景。鉴于此我们将举办“OpenGeoSys多物理场耦合数值模拟”高级实战培训班。本次培训将以官方Benchmark案例为驱动通过系统的理论讲解与密集的上机实操使学员深入掌握OpenGeoSys的软件架构、网格剖分技术、PRJ文件配置、多场耦合实现及结果可视化分析的全流程。培训旨在培养学员独立构建、运行并解释复杂多物理场模型的能力从而能够运用这一先进工具解决各自领域内的实际科学问题与工程挑战。目标1.理解OGS的有限元求解框架、输入文件结构与参数化系统能够熟练使用网格前处理工具ogs-gina、ogs-data-explorer及命令行运行环境。2.能够根据实际地质问题地热开发、CO₂地质封存、污染物迁移、核废料处置等识别涉及的主要物理过程渗流、热传导、固体变形、化学反应并理解其耦合机制Biot系数、热膨胀、相变、溶解平衡等。3.能够针对不同应用领域合理选择OGS提供的单场流动、力学、热传导、多场HM、HC、TM、THM或两相流TH2M过程并配置相应的本构模型与材料参数。4.能够利用函数表达式、曲线插值、空间分组等参数定义方式建立随空间、时间或状态变量变化的材料属性、边界条件和源汇项能够通过修改关键参数开展敏感性分析评估其对模拟结果的影响。5.能够从问题抽象、几何建模、网格生成、参数设置、求解控制到结果后处理与可视化独立完成一个应用领域的数值模拟并规范地整理模拟报告。6.能够结合地质背景与物理机制分析模拟结果的合理性识别潜在的数值问题网格依赖、收敛性等并将模拟成果转化为对工程实践或科学研究的有效指导。专题一、OGS软件介绍及建模步骤系统介绍OGS的开源背景、多物理场耦合特色与应用领域阐述了热-水-力-化学的控制方程与耦合机制讲解了软件基于XML的参数化设计及求解器配置并梳理了从网格生成到后处理的完整建模流程。1.1 OGS软件介绍1.2 OGS数学模型及耦合机理1.3 OGS6输入文件结构与建模流程专题二、OGS输入输出格式说明及网格剖分练习OGS文本输入输出格式说明简单规则网格生成练习及复杂网格生成介绍2.1 OGS文本输入输出格式说明2.2 OGS网格格式说明几何gml网格mesh2.3规则网格生成练习generateStructuredMesh命令行generateStructuredMesh -o hex_4x5x6.vtu -e hex --lx 4 --ly 5 --lz 6 --ny 10 --dz0 1.52.4不规则网格生成练习含断层、裂隙网络第三方软件OGS-GINA包含GMSH、OGS Data Explorer及Python命令行进行网格生成介绍与练习。【支持从已有图片中CAD描图与网格化】专题三、以盐丘模型驱动的OGS多场耦合递进实践3.1 理解单场力学到多场HM、HC、TM、THM的物理耦合机制掌握OGS输入文件中不同物理过程的配置方法能够通过递进式练习分析各耦合场对盐丘变形的影响。3.2 OGSTools学习使用OGSTools进行OGS模型前后处理。专题一、OGS软件介绍及建模步骤系统介绍OGS的开源背景、多物理场耦合特色与应用领域阐述了热-水-力-化学的控制方程与耦合机制讲解了软件基于XML的参数化设计及求解器配置并梳理了从网格生成到后处理的完整建模流程。1.1 OGS软件介绍1.2 OGS数学模型及耦合机理1.3 OGS6输入文件结构与建模流程专题二、OGS输入输出格式说明及网格剖分练习OGS文本输入输出格式说明简单规则网格生成练习及复杂网格生成介绍2.1 OGS文本输入输出格式说明2.2 OGS网格格式说明几何gml网格mesh2.3规则网格生成练习generateStructuredMesh命令行generateStructuredMesh -o hex_4x5x6.vtu -e hex --lx 4 --ly 5 --lz 6 --ny 10 --dz0 1.52.4不规则网格生成练习含断层、裂隙网络第三方软件OGS-GINA包含GMSH、OGS Data Explorer及Python命令行进行网格生成介绍与练习。【支持从已有图片中CAD描图与网格化】专题三、以盐丘模型驱动的OGS多场耦合递进实践3.1 理解单场力学到多场HM、HC、TM、THM的物理耦合机制掌握OGS输入文件中不同物理过程的配置方法能够通过递进式练习分析各耦合场对盐丘变形的影响。3.2 OGSTools学习使用OGSTools进行OGS模型前后处理。专题四、OGS在地热地质领域应用与建模练习内容涵盖浅层地热BHE换热器与深部地热EGS热储模拟重点学习OGS多场耦合建模方法目标使学员掌握地热系统仿真分析技能并能独立应用于实际工程设计与评估。4.1 OGS浅层地热开发利用单井单U换热4.2单井双U换热、单井同轴换热、多井协同换热4.3 OGS深层地热开发利用增强型地热系统-断层裂隙网络cubic law专题五、OGS在环境地质领域应用与建模练习5.1 OGS-PHREEQC反应运移模拟OGS-PHREEQC耦合模拟地下水化学反应矿物溶解/沉淀、离子交换、自定义化学反应目标掌握反应性溶质运移建模实现多场-化学过程联合分析。专题六、OGS在多相流领域应用与建模练习6.1 TH2M模型介绍与练习TH2M多相多场耦合模拟两相流、热-水-力目标掌握非等温两相流与岩土力学联合建模应用于地热、二氧化碳地质封存与核废料处置。断层带附近CO2注入TH2M模拟内容涵盖浅层地热BHE换热器与深部地热EGS热储模拟重点学习OGS多场耦合建模方法目标使学员掌握地热系统仿真分析技能并能独立应用于实际工程设计与评估。4.1 OGS浅层地热开发利用单井单U换热4.2单井双U换热、单井同轴换热、多井协同换热4.3 OGS深层地热开发利用增强型地热系统-断层裂隙网络cubic law专题五、OGS在环境地质领域应用与建模练习5.1 OGS-PHREEQC反应运移模拟OGS-PHREEQC耦合模拟地下水化学反应矿物溶解/沉淀、离子交换、自定义化学反应目标掌握反应性溶质运移建模实现多场-化学过程联合分析。专题六、OGS在多相流领域应用与建模练习6.1 TH2M模型介绍与练习培训TH2M多相多场耦合模拟两相流、热-水-力目标掌握非等温两相流与岩土力学联合建模应用于地热、二氧化碳地质封存与核废料处置。断层带附近CO2注入TH2M模拟