基于自组织梯度渗流法的多孔介质浸渗数值模拟
计算物理
2018-06-25 v1
摘要
本工作的目的是开发一种新数值方法，以克服多孔介质中非饱和浸渗数值模拟的计算困难。采用经典方法（有限元法、theta 法……）对该现象进行数值分析需要小时间步长与空间离散以保证收敛与精度，但这导致高计算成本。此外，极小时间步长会引起伪振荡，影响结果精度。为此，我们提出使用自组织梯度渗流（SGP）算法以降低计算成本并克服这些数值缺陷。SGP 方法基于梯度渗流理论，适用于局部饱和度的计算。该算法初始化由齐次扩散方程的解析解驱动，即概率密度函数（PDF）与平滑函数的卷积。因此，我们提出通过 PDF 标准差的演化来复现毛细压力剖面的演化。该算法通过与有限元模拟得到的毛细压力剖面以及实验测量得到的增重曲线对比得到验证。所提算法在一维情形下的计算时间低于有限元模型。总之，SGP 方法可降低计算成本且不产生伪振荡。将其推广至三维的工作仍在进行，初步结果令人鼓舞。
引用
@article{arxiv.1806.08527,
title = {Numerical Simulation Of Impregnation In Porous Media By Self-organized Gradient Percolation Method},
author = {Anh Khoa Nguyen and Eric Blond and Thomas Sayet and Athanasios Batakis and E. De Bilbao and Minh Duc Duong},
journal= {arXiv preprint arXiv:1806.08527},
year = {2018}
}