Formation of a boundary-layer solution in a problem for a system of reaction-diffusion equations in a limited volume

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

We consider a system of equations that describes a two-component chemical reaction in a limited volume. The reaction is assumed to occur in a solution, the concentration of reaction products increases in time, then becomes maximal possible under the given conditions (i.e., saturation occurs), and then the reaction terminates. A similar formulation can be used for describing microscopic processes occurring when CO$_2$ is injected into a rock, which is a porous medium with pores filled with water. For a system of two equations of the “reaction-diffusion” type on a segment, we show that in a finite time, a solution close to a stationary distribution corresponding to the concentration of a saturated solution under given conditions is formed from a given initial function.

About the authors

Natalia Timurovna Levashova

Lomonosov Moscow State University

Author for correspondence.
Email: levashovant@my.msu.ru

Candidate of physico-mathematical sciences, Associate professor

References

  1. Бутузов В. Ф., Нефедов Н. Н., Шнайдер К. Р., “О формировании и распространении резких переходных слоев в параболических задачах”, Вестн. Моск. ун-та. Сер. 3. Физ. Астрон., 2005, № 1, 9–13
  2. Васильева А. Б., Бутузов В. Ф., Асимптотические разложения решений сингулярно возмущенных уравнений, М., 1973
  3. Ладыженская О. А., Солонников В. А., Уральцева Н. Н., Линейные и квазилинейные уравнения параболического типа, М., 1967
  4. Портнягин Д. В., “Принцип максимума и принцип сравнения для системы двух уравнений”, Сиб. мат. ж., 53:2 (2012), 365–376
  5. Филиппов А. Ф., Дифференциальные уравнения с разрывной правой частью, М., 1985
  6. Afanasyev A., Kempkab T., Kühnb M., Melnik O., “Validation of the MUFITS reservoir simulator against standard CO storage benchmarks and history-matched models of the Ketzin pilot site”, Energy Proc., 97 (2016), 395–402
  7. Furre A. K. et. al., “20 Years of Monitoring CO-injection at Sleipner”, Energy Proc., 114 (2017), 3916-3926
  8. He T., Reaction-diffusion systems with discontinuous reaction functions, PhD thesis., North Carolina State University, 2005
  9. Pao C.V., Nonlinear Parabolic and Elliptic Equations, Plenum Press, New York, 1992
  10. Trupp M., Frontczak J. Torkington J., “The Gorgon CO Injection Project – 2012 Update”, Energy Proc., 37 (2013), 6237-6247

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2025 Levashova N.T.

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).