×

多孔介质中多相流的代数多重网格预处理器。 (英语) Zbl 1392.65024号

综述:多相流是一个广泛应用的关键过程,包括碳封存、污染物修复和地下水管理。通常,该过程由一个非线性偏微分方程系统进行建模,该系统通过考虑每个相(例如油、水)的质量守恒以及相速度与相压力关系的本构关系而导出。在本研究中,我们开发并研究了有效的求解算法,用于求解由多相流模型的完全耦合和时间隐式处理导出的代数方程组。我们研究了几种基于代数多重网格(AMG)的预条件器在解决线性化问题时的性能,包括直接应用于系统的“黑盒”AMG、新版本的约束压力剩余多重网格(CPR-AMG)预处理、,以及一个新的预条件子,该预条件子使用雅可比矩阵的块因式分解产生的近似Schur补集导出。我们表明,根据毛细管压力的不同影响,新方法在问题特征方面是最稳健的,并且我们证明了块分解预处理器是有效的,并且随着问题的规模而优化。

MSC公司:

65F08个 迭代方法的前置条件
35问题35 与流体力学相关的PDE
76S05号 多孔介质中的流动;过滤;渗流
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用

参考文献:

[1] 美国能源部,{\it ASCEM},软件项目,2009年。
[2] O.Axelsson,{迭代求解方法},剑桥大学出版社,英国剑桥,1994年·Zbl 0795.65014号
[3] K.Aziz和A.Settari,《石油油藏模拟》,应用科学出版社,英国伦敦,1979年。
[4] P.Bastian,{多孔介质中多相流的数值计算},《稳定性》,基尔大学数学系,1999年。
[5] P.Bastian和R.Helmig,《多孔介质两相流高效全耦合求解技术:并行多重网格解和大规模计算》,《高级水资源》,23(1999),第199-216页。
[6] A.Behie和P.Vinsome,《全隐式油藏模拟的块迭代方法》,SPE J.,22(1982),第658-668页。
[7] R.Brooks和A.Corey,《多孔介质的水力特性》,科罗拉多州立大学水文论文,科罗拉多州柯林斯堡,1964年。
[8] M.Christie和M.Blunt,《第十个SPE比较解决方案项目:放大技术的比较》,《SPE油藏模拟研讨会论文集》,美国石油工程师学会(SPE),德克萨斯州理查森,2001年。
[9] A.J.Cleary、R.D.Falgout、V.E.Henson和J.E.Jones,《并行求解不规则结构问题中并行代数多重网格的粗网格选择》,A.Ferreira、J.Rolim、H.Simon和S.H.Teng编辑,《计算讲义》。科学。1457,Springer,纽约,柏林,1998年,第104-115页。
[10] T.Clees和L.Ganzer,《油藏模拟中自适应隐式方法的有效代数多重网格求解策略》,SPE J.,15(2010),第670-681页。
[11] E.Coon、J.D.Moulton和S.Painter,{管理陆面和近地表过程模拟的复杂性},技术报告LA-UR 14-25386,应用数学和等离子体物理小组,洛斯阿拉莫斯国家实验室,内华达州洛斯阿拉莫斯,2014年。
[12] A.T.Corey,《多孔介质中不混溶流体的力学》,水资源出版物,科罗拉多州高地牧场,1995年。
[13] C.Dawson、H.Klie、M.Wheeler和C.Woodward,{这是一种用预处理牛顿-克利洛夫解算器求解两相流的并行、隐式、以单元为中心的方法},计算。地质科学。,1(1997),第215-249页·Zbl 0941.76062号
[14] J.Douglas和D.W.Peaceman,{二维热流问题的数值解},AIChE J.,1(1955),第505-512页。
[15] J.Douglas和H.H.Rachford,关于两个和三个空间变量中热传导问题的数值解,Trans。阿默尔。数学。《社会学杂志》,82(1956),第421-421页·Zbl 0070.35401号
[16] R.D.Falgout、J.E.Jones和U.M.Yang,《并行计算机上偏微分方程数值解中并行高性能预处理器库hypre的设计与实现》,A.Bruaset和A.Tveito编辑,Lect。票据计算。科学。Eng.51,Springer,纽约,2006年,第267-294页·Zbl 1097.65059号
[17] R.Falgout和U.Yang,{\it HYPRE:高性能预处理程序库},《预处理程序,计算机课堂讲稿》。科学。23312002年,第632-641页·兹比尔1056.65046
[18] I.B.Gharbia和J.Jaffreć,{气相出现和消失是一个具有互补约束的问题},数学。计算。《模拟》,99(2014),第28-36页·Zbl 1533.76107号
[19] V.Henson和U.Yang,{BoomerAMG:并行代数多重网格求解器和预处理器},应用。数字。数学。,41(2000),第155-177页·Zbl 0995.65128号
[20] H.Klie、M.Rame和M.Wheeler,{多相油藏模拟中不精确牛顿方法的两阶段预处理},技术报告,莱斯大学并行计算研究中心,德克萨斯州休斯顿,1996年。
[21] S.Lacroix,Yu。Vassilevski、J.Wheeler和M.Wheeller,《多孔介质中多相流完全隐式建模的迭代求解方法》,SIAM J.Sci。计算。,25(2003),第905-926页·兹比尔1163.65310
[22] A.Lauser、C.Hager、R.Helmig和B.Wohlmuth,{多孔介质中可混溶多相流相变的新方法},《高级水研究》,38(2011),第957-966页。
[23] B.Lu,{多孔介质中多相流的迭代耦合油藏模拟},博士论文,ICES地下建模中心,德克萨斯大学奥斯汀分校,2008年。
[24] S.Patankar和D.Spalding,{三维抛物线流中热量、质量和动量传递的计算程序},《国际热质传递杂志》,15(1972),第1787-1806页·Zbl 0246.76080号
[25] D.Peaceman,《数值油藏模拟基础》,Elsevier,阿姆斯特丹,1977年。
[26] D.W.Peaceman和H.H.Rachford,Jr.,《抛物型和椭圆型微分方程的数值解》,J.SIAM,3(1955),第28-41页·Zbl 0067.35801号
[27] J.W.Ruge和K.Stueben,{代数多重网格},《多重网格方法,应用前沿》。数学。3,宾夕法尼亚州费城SIAM,1987年,第章。4,第73-130页。
[28] T.F.Russell和M.F.Wheeler,{多孔介质中连续流动的有限元和有限差分方法},《油藏模拟数学》,应用前沿。数学。1,SIAM,费城,1983年,第章。第2页,第35-106页·Zbl 0572.76089号
[29] Y.Saad,{稀疏线性系统的迭代方法},第2版,SIAM,费城,2003·Zbl 1031.65046号
[30] Y.Saad和M.H.Schultz,{it GMRES:求解非对称线性系统的广义最小残差算法},SIAM J.Sci。统计计算。,7(1986),第856-869页·Zbl 0599.65018号
[31] K.Stueben,《代数多重网格综述》,J.Compute。申请。数学。,128(2001),第281-309页·兹伯利0979.65111
[32] K.Stueben、T.Clees、H.Klie、B.Lu和M.Wheeler,{油藏模拟中全隐式公式有效求解的代数多重网格方法(AMG)},《SPE油藏模拟研讨会论文集》,石油工程师学会(SPE),德克萨斯州理查森,2007年。
[33] U.Trottenberg、C.W.Oosterlee和A.Schuler,{多重网格},学术出版社,佛罗里达州奥兰多,2001年·Zbl 0976.65106号
[34] J.Wallis、R.Kendall和L.Little,{共轭残差法的约束残差加速度},《SPE油藏模拟研讨会论文集》,石油工程师学会(SPE),德克萨斯州理查森,1985年。
[35] L.Wang、D.Osei-Kuffuor、R.D.Falgout、I.D.Mishev和J.Li,{耦合流问题的多重网格简化及其在油藏模拟中的应用},《SPE油藏模拟会议论文集》,石油工程师学会(SPE),德克萨斯州理查森,2017,SPE-182723-MS。
[36] J.Watts,{压力和饱和度方程的组成公式},《SPE油藏模拟研讨会论文集》,石油工程师学会(SPE),德克萨斯州理查森,1985年,SPE 12244。
[37] J.A.White和R.I.Borja,用于完全耦合流动和地质力学的块预处理Newton-Krylov解算器,Comput。地质科学。,15(2011年),第647-659页·Zbl 1367.76034号
[38] Y.-S.Wu和P.Forsyth,{关于多孔介质多相流数值模拟公式中主要变量的选择},J.污染物水文学。,48(2001),第277-304页。
[39] U.Yang,{并行代数多重网格方法-高性能预条件},在并行计算机上求解偏微分方程,Lect。票据计算。科学。Eng.51,Springer,纽约,2006年,第209-236页·Zbl 1097.65125号
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。