非均质多孔介质中输运与化学耦合的全局方法

使用局部化学平衡假设对多孔介质中的反应性输运进行建模，会导出一个对流扩散偏微分方程组与代数方程耦合的系统。在求解此耦合系统时，需要在每个网格点、每个化学物种以及每个时间步求解代数方程。这导致了一个耦合的非线性系统。本文提出了一种全局求解方法，使得输运和化学的软件代码能够保持独立。该方法将Newton-Krylov框架应用于算子分裂中使用的反应性输运公式。该方法以总可移动浓度和总固定浓度形式表述，并将化学求解器用作黑箱，因为它仅要求能够求解化学平衡问题（并计算导数），而无需了解求解方法。Newton-Krylov方法的另一个优点是，雅可比矩阵仅需作为雅可比矩阵乘以向量乘积中的算子。所提出的方法在MoMaS反应性输运基准测试上进行了验证。