一种求解多孔介质中热湿传递的谱方法

本文提出了一种基于谱展开的高效数值方法，用于模拟多层多孔材料中的热湿扩散传递。传统上，采用有限差分方法（Method of lines）在时间和空间域对问题进行离散，得到大型耦合常微分方程（ODEs）系统，计算代价高昂。为避免此类开销，本文提出了一种降阶方法，利用小得多的 ODEs 系统，更快且准确。为展示该方法的优势，给出了三个案例研究。第一个考虑单层材料中的非线性热湿传递。第二个案例——高度非线性——在双层域上施加高湿含量梯度（模拟类降雨条件），最后一个将数值预测与实验数据对比以作验证。结果表明，非线性及材料间的界面如何被谱降阶方法轻松且自然地处理。在可靠性方面，预测与实验结果吻合良好，证实了所提方法在预测多孔材料中耦合热湿传递时的鲁棒性、计算效率与高精度。