非均匀多孔介质中反应输运与生物降解过程的全局随机游走求解器

饱和/非饱和多孔介质中的流动与多组分反应输运由按特定随机游走规则在正则格点上运动的计算粒子系综建模。格点位置的占据数通过全局随机游走(GRW)程序更新，该程序以与顺序程序中单步随机游走相当的计算代价将粒子从一格点扩散开。为处理 Richards 方程的非线性与退化性，GRW 流动求解器采用类似于有限元/有限体积方法中发展的 $L$-格式的线性化技术。与流动求解器通过饱和度和水通量的数值解耦合的反应输运数值格式在分裂程序中实现。扩散-平流步由使用有偏或无偏随机游走概率的 GRW 算法求解。由于 GRW 模拟中的粒子数可大到参与化学反应的分子数级别，因而避免了将粒子密度重新标度以近似浓度的繁琐问题。因此反应步如确定性方法那样以浓度表述。新格式的数值收敛性通过与构造解析解的比较得到验证。进一步求解了由 Monod 模型描述的污染物生物降解的流动-反应输运耦合问题，并从数值上考察了流动非线性/退化性以及介质空间非均匀性的影响。