用于模拟考虑植物根系吸水的土壤非饱和流的隐式 EXP-RBF 技术
数值分析
2024-04-16 v1 数值分析
偏微分方程分析
摘要
模拟考虑植物根系吸水的土壤非饱和流在农业和水资源管理中有许多应用。在本研究中，我们的目标是开发高效的数值技术，用于求解带有植物根系吸水汇项的 Richards 方程。Feddes 模型用于植物根系吸水，van-Genuchten 模型用于毛细压力。我们引入了一种数值方法，将用于空间的局部化指数径向基函数（EXP-RBF）方法与用于时间离散化的二阶后向微分公式（BDF2）相结合。局部化 RBF 方法消除了网格生成的需要，并避免了病态问题。该方法为全局系统生成了一个稀疏矩阵，优化了内存使用和计算时间。得益于 BDF2 和局部化 RBF 方法的使用，所提出的隐式 EXP-RBF 技术在准确性和计算效率方面具有优势。采用混合形式 Richards 方程的修正 Picard 迭代法对系统进行线性化。进行了各种数值实验以验证所提出的带有植物根系吸水的入渗数值模型。所得结果确凿地证明了所提出的数值模型在准确预测植物根系吸水条件下土壤水分动态方面的有效性。所提出的数值技术可纳入涉及非饱和流和植物根系吸水的数值模型中，例如在水文学、农业和水资源管理领域。
引用
@article{arxiv.2404.09382,
title = {Implicit EXP-RBF techniques for modeling unsaturated flow through soils with water uptake by plant roots},
author = {Mohamed Boujoudar and Abdelaziz Beljadid and Ahmed Taik},
journal= {arXiv preprint arXiv:2404.09382},
year = {2024}
}