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一种三维面插值离散化方法,用于模拟来自木材形态学的网格上的各向异性扩散过程。 (英语) Zbl 1528.65095号

总结:本文提出并分析了一种新的求解各向异性稳态扩散问题的三维数值离散方法。该方案是利用单元的几何特性在六面体网格上构建的。事实上,每个细胞都提供了利用其侧面中心形成的局部基底。然后,通过使用根据该基础解析的三个离散方向导数,并通过调用同一单元的相对面之间的一致关系,获得离散单元梯度近似。对面自由度进行插值以降低数值格式的复杂性,从而使主要未知项完全基于节点。该方案是无条件强制的,并允许一个独特的解决方案。为了突出该方法在网格和各向异性方面的准确性和鲁棒性,进行了各种数值实验。一个重要的结果是,即使对于高度变形的网格,所考虑的所有问题都可以观察到二阶收敛。在此验证过程之后,将该方法应用于从木材的真实三维形态预测木材的有效导热系数。在径向、切向和纵向上估计性能。与最近的贡献相比,该求解器稳健、高效,并产生类似的结果。

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65号08 含偏微分方程边值问题的有限体积法
65N12号 偏微分方程边值问题数值方法的稳定性和收敛性
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全文: 内政部

参考文献:

[1] Aavatsmark,I.,四边形网格多点通量近似介绍,计算。地质科学。,6, 3, 405-432 (2002) ·Zbl 1094.76550号
[2] Aavatsmark,I。;Barkve,T。;奥·伯勒。;Mannseth,T.,非均匀各向异性介质非结构网格上的离散化。第二部分:讨论和数值结果,SIAM J.Sci。计算。,19, 5, 1717-1736 (1998) ·Zbl 0951.65082号
[3] Aavatsmark,I。;Eigestad,G.T。;Heimsund,B.O。;Mallison,B.T。;Nordbotten,J.M。;Øian,E.,在具有挑战性的网格上高效离散化的一种新的有限体积方法,SPE J.,15,03,658-669(2010)
[4] 安德烈亚诺夫,B。;Bendahmane,M。;休伯特,F。;Krell,S.,关于梯度和散度算子的3D DDFV离散化。I.网格、算子和离散对偶,IMA J.Numer。分析。,32, 4, 1574-1603 (2012) ·Zbl 1284.65149号
[5] 安德烈亚诺夫,B。;Boyer,F。;Hubert,F.,一般二维网格上Leray-Lons型椭圆问题的离散对偶有限体积格式,Numer。方法部分差异。Equ.、。,23, 1, 145-195 (2007) ·Zbl 1111.65101号
[6] 卡尔·E·J。;特纳,I.W。;Perre,P.,干燥吸湿多孔介质的双尺度建模方法,多尺度模型。模拟。,11, 1, 362-384 (2013) ·Zbl 1267.76106号
[7] Ciarlet,P.G.,椭圆问题的有限元方法(2002),SIAM·Zbl 0999.65129号
[8] 库迪埃,Y。;Pierre,C。;O.卢梭。;Turpault,R.,2D/3D离散对偶有限体积格式。《心电图模拟的应用》,《国际有限杂志》第6卷、第1卷、第24卷(2009年)·Zbl 1490.65238号
[9] 库迪埃,Y。;维拉,J.P。;Villedieu,P.,二维对流扩散问题有限体积格式的收敛速度,ESAIM:数学。模型。数字。分析。,33, 3, 493-516 (1999) ·Zbl 0937.65116号
[10] da Veiga,L.B。;Lipnikov,K。;Manzini,G.,《椭圆问题的模拟有限差分法》,第11卷(2014),Springer·Zbl 1286.65141号
[11] 多梅利沃,K。;Omnes,P.,几乎任意二维网格上拉普拉斯方程的有限体积法,M2AN Math。模型。数字。分析。,39, 6, 1203-1249 (2005) ·Zbl 1086.65108号
[12] Droniou,J。;Eymard,R。;加洛特,t。;Guichard,C。;Herbin,R.,《梯度离散化方法》,第82卷(2018年),施普林格出版社·Zbl 1435.65005号
[13] Droniou,J。;Eymard,R。;加洛特,t。;Herbin,R.,《模拟有限差分、混合有限体积和混合有限体积方法的统一方法》,数学。模型方法应用。科学。,20, 02, 265-295 (2010) ·Zbl 1191.65142号
[14] Eymard,R。;加洛特,t。;Herbin,R.,《有限体积方法》(Ciarlet,P.;Lions,J.,《数值分析手册》,第7卷(2000),Elsevier),713-1018·Zbl 0981.65095号
[15] Eymard,R。;加洛特,t。;Herbin,R.,一般非协调网格上非均匀和各向异性扩散问题的离散化SUSHI:使用稳定化和混合界面的方案,IMA J.Numer。分析。,30, 4, 1009-1043 (2010) ·Zbl 1202.65144号
[16] Eymard,R。;亨利·G。;赫宾,R。;休伯特,F。;Klöfkorn,R。;Manzini,G.,通用网格上各向异性扩散问题离散化方案的3D基准,(for̆t,J.;Fürst,J..;Hubert,F.,《复杂应用的有限体积VI问题与透视》,第4卷(2011),Springer:Springer Berlin,Heidelberg),895-930·Zbl 1246.76053号
[17] 纪尧姆,P。;Latocha,V.,求解高度各向异性二维椭圆问题的参数化方法的数值收敛性,J.Sci。计算。,25, 3, 423-444 (2005) ·Zbl 1088.65099号
[18] 赫宾,R。;Hubert,F.,《通用网格上各向异性扩散问题离散化方案的基准》,(Eymard,R.;Herard,J.-M.,《复杂应用的有限体积V》(2008),威利出版社),659-692·Zbl 1422.65314号
[19] Hermeline,F.,《在一般网格上近似3D扩散算子的有限体积方法》,J.Compute。物理。,228, 16, 5763-5786 (2009) ·Zbl 1168.76340号
[20] Hermeline,F.,在一般网格上近似三维扩散算子的有限体积方法,J.Compute。物理。,228, 16, 5763-5786 (2009) ·Zbl 1168.76340号
[21] Kershaw,D.S.,《拉格朗日流体动力学代码中扩散方程的差异》,J.Compute。物理。,39, 2, 375-395 (1981) ·Zbl 0467.76080号
[22] Lipnikov,K。;沙什科夫,M。;Svyatskiy,D.,非结构化多面体网格上扩散问题的模拟有限差分离散化,J.Compute。物理。,211, 2, 473-491 (2006) ·兹比尔1120.65332
[23] 卢埃拉特,M。;阿尤兹,M。;Perré,P.,《使用格子Boltzmann方法从三维形貌计算云杉和木材板材中的热量和水分扩散》,国际热学杂志。科学。,130, 471-483 (2018)
[24] 卢克斯,J。;艾哈迈迪,A。;哥伦比亚特区戈贝。;Delisée,C.,真实纤维材料的宏观特性:体积平均法和三维图像分析,Int.J.Heat-Mass Transf。,49, 11-12, 1958-1973 (2006) ·Zbl 1189.74031号
[25] 佩雷,P。;Nguyen博士。;Almeida,G.,《来自x射线断层扫描观察的木材液体吸胀的宏观Washburn方法》,科学版。代表,12,1,1-14(2022年)
[26] 佩雷,P。;特纳,I.,《在非均匀干燥模型中使用的软木生长环材料特性变化的测定》。第2部分。使用均匀化预测结合液体扩散率和导热率,Holzforschung,55,4,417-425(2001)
[27] 佩雷,P。;特纳,I.W.,《Transpore的3D版本:模拟多孔介质干燥的综合传热传质计算模型》,《国际传热传质杂志》。,42, 12, 4501-4521 (1999) ·Zbl 1042.76577号
[28] Quenjel,E.H。;Beljadid,A.,任意二维网格上非均匀和各向异性扩散系统的Node-diamond近似,数学。计算。模拟。,204, 450-472 (2022) ·兹伯利07619069
[29] Quenjel,E.H。;Perré,P.,《从木材微观形态有效预测木材导热性》(机械工程讲义(2022年10月)),出版社
[30] Quenjel,E.H。;Perrée,P.,从木材三维真实形态计算有效导热系数,热质传递。,58, 12, 2195-2206 (2022)
[31] Saad,Y.,稀疏线性系统的迭代方法(2003),SIAM·Zbl 1002.65042号
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