基于拟牛顿分区耦合方法的可变形裂缝流动模拟
地球物理
2022-01-31 v1 计算物理
流体动力学
摘要
我们引入一种分区耦合方法，用于孔隙弹性介质中可变形裂缝内流动过程的迭代耦合，该方法由界面拟牛顿（IQN）方法增强。在此框架下，开发了将计算唯一分解为裂缝流动与孔隙弹性域的方案，其中各独立求解器间的通信与数值耦合通过开源库preCICE实现。先简要推导裂缝流动与孔隙弹性域的控制方程及界面条件以引入底层物理问题，随后详细讨论分区耦合格式。我们评估了所提实现并进行收敛性研究，将经典的界面拟牛顿逆最小二乘（IQN-ILS）方法与更先进的界面拟牛顿逆多向量雅可比（IQN-IMVJ）方法进行比较。这些耦合方法先通过学术测试用例验证，随后通过对两个复杂裂缝网络的模拟证明所提策略的通用性。与专用求解器开发不同，我们倡导所提基于preCICE与FEniCS的分区耦合方法在复杂三维裂缝网络水-力过程并行计算中的简洁性与计算效率。
引用
@article{arxiv.2104.05815,
title = {Simulation of flow in deformable fractures using a quasi-Newton based partitioned coupling approach},
author = {Patrick Schmidt and Alexander Jaust and Holger Steeb and Miriam Schulte},
journal= {arXiv preprint arXiv:2104.05815},
year = {2022}
}