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用(CORE}^{2\text D})求解多组分反应输运的序贯部分迭代方法。 (英语) Zbl 1338.76066号

概述:V4是一个有限元程序,用于模拟局部化学平衡和动力学条件下的部分或完全饱和水流、热传输和多组分反应性溶质传输。它可以处理耦合的微生物过程和地球化学反应,如酸碱、水络合、氧化还原、矿物溶解/沉淀、气体溶解/溶出、离子交换、通过线性和非线性等温线的吸附以及通过表面络合的吸附。由于矿物沉淀/溶解反应,水力参数可能会发生变化。用序贯迭代法求解耦合的输运方程和化学方程。提出了一种顺序部分迭代方法(SPIA),它提高了传统顺序非迭代方法(SNIA)的精度,并且比一般顺序迭代方法(SIA)更有效。虽然SNIA大大节省了计算时间,但它引入的数值误差对于阳离子交换反应来说尤其大。SPIA提高了SIA的效率,因为传输方程和化学方程之间的迭代仅在固相和液相之间具有较大传质的节点中执行。利用合成示例和西班牙洛勃列格特三角洲弱透水层反应运移的案例研究,将SPIA的效率和准确性与SIA和SNIA的效率与准确性进行了比较。SPIA被发现与SIA一样精确,但需要的CPU时间少得多。此外,SPIA比SNIA准确得多,计算时间只略微增加。通过提高用于求解化学方程的Newton-Raphson方法的效率,进一步提高了SPIA的效率。这种改进是通过处理对数浓度的增量并忽略包含活度系数导数的雅可比矩阵的项来实现的。证明了雅可比矩阵的对称性和非奇异性。通过合成示例进行的数值分析证实,这些修改提高了迭代算法的效率和收敛性。

MSC公司:

76M10个 有限元方法在流体力学问题中的应用
76伏05 流动中的反应效应
86A05型 水文学、水文学、海洋学
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全文: 内政部

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