用于模拟根系吸水的 3D-1D 虚拟单元法
数值分析
2024-12-18 v1 数值分析
摘要
在土壤-根系相互作用模拟的背景下，提出了一种基于优化的策略，用于耦合三维和一维问题（3D-1D 耦合）。该策略最初设计用于处理具有不连续解的一般 3D-1D 耦合问题，此处被扩展到非线性问题，并首次与 3D 土壤样本的虚拟单元离散化结合应用。这进一步增强了该方法处理几何复杂性的能力，允许轻松对以存在石头和其他任意形状不透水障碍物为特征的域进行网格划分。采用离散混合尖端追踪策略来模拟根系生长以及根系和周围土壤样本中水通量、压力水头和含水率随时间的演变。通过选择适当的分支生成规则，获得了逼真的根系网络配置。提出了几个数值算例，证明了所采用方法的准确性及其在逼真和大规模模拟中的适用性。
引用
@article{arxiv.2412.12884,
title = {A 3D-1D Virtual Element Method for Modeling Root Water Uptake},
author = {Stefano Berrone and Stefano Ferraris and Denise Grappein and Gioana Teora and Fabio Vicini},
journal= {arXiv preprint arXiv:2412.12884},
year = {2024}
}