×

反应性传输的全球方法:应用于momas基准。 (英语) Zbl 1425.76294号

摘要:水资源管理涉及数值模拟,以研究化学物质对地下水的污染。水性组分不仅由于物理平流和扩散过程而移动,而且它们还一起反应并与固定组分反应。因此,质量平衡耦合传输和化学,反应传输模型是与非线性代数方程耦合的偏微分方程。本文提出了一种基于直线法和微分代数系统(DAE)求解器的全局方法。在每个时间步长,非线性系统都用Newton-LU方法求解。我们使用此方法对MoMas研究小组提出的无功传输基准进行了数值模拟。虽然我们只研究特定地球化学系统的一维计算,但仍存在一些困难。数值实验表明,我们的方法可以解决相当困难的问题,得到准确的结果,并捕捉到尖锐的锋面。

MSC公司:

76伏05 流动中的反应效应
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
全文: 内政部 链接

参考文献:

[1] Brenan,K.,Campbell,S.,Petzold,L.:微分代数方程初值问题的数值解。荷兰北部,阿姆斯特丹(1996)·兹比尔0844.65058
[2] Brown,P.N.,Hindmarsh,A.C.,Petzold,L.R.:微分代数系统的一致初始条件计算。SIAM J.科学。计算。19(5), 1495–1512 (1998) ·Zbl 0915.65079号 ·doi:10.1137/S1064827595289996
[3] Carrayrou,J.,Mose,R.,Behra,P.:反应传输的操作员分裂程序和质量平衡误差的比较。J.康塔姆。水文学。68, 239–268 (2004) ·doi:10.1016/S0169-7722(03)00141-4
[4] Carrayrou,J.:为MoMaS的SPECY反应传输基准寻找一些参考解决方案。计算。地质科学。(2009). doi:10.1007/s10596-009-9161-y·Zbl 1425.76235号
[5] Carrayrou,J.,Kern,M.,Knabner,P.:MoMaS的反应性运输基准。计算。地质科学。(2009). doi:10.1007/s10596-009-9157-7·Zbl 1425.76236号
[6] Cirpka,O.,Helmig,R.:地下水系统中化学传输耦合方法的比较。注释数字。流体动力学。59102–120(1997年)·Zbl 0884.76074号
[7] Davis,T.A.:UMFPACK 5.0版用户指南。盖恩斯维尔佛罗里达大学计算机与信息科学与工程系(2006年)
[8] Davis,T.A.,Duff,I.S.:稀疏lu因子分解的非对称模式多面方法。SIAM J.矩阵分析。申请。18(1), 140–158 (1997) ·Zbl 0884.65021号 ·网址:10.1137/S0895479894246905
[9] Davis,T.A.,Duff,I.S.:非对称稀疏矩阵的单面/多面组合方法。ACM事务处理。数学。柔和。25(1), 1–20 (1999) ·Zbl 0962.65027号 ·doi:10.1145/305658.287640
[10] Dennis,J.E.,Schnabel,R.B.:无约束优化和非线性方程的数值方法。计算中的序列。数学。普伦蒂斯·霍尔,恩格尔伍德悬崖(1983年)·Zbl 0579.65058号
[11] de Dieuleveult,C.:一种有效且稳健的反应性传输全局方法。雷恩大学博士论文1(2008)
[12] de Dieuleveult,C.,Erhel,J.,Kern,M.:求解反应迁移方程的全球策略。J.计算。物理学。228, 6395–6410 (2009) ·Zbl 1173.76040号 ·doi:10.1016/j.jcp.2009.05.044
[13] Hammond,G.,Valocchi,A.,Lichtner,P.:无Jacobian Newton-Krylov与基于物理的预处理在生物地球化学传输中的应用。高级水资源。28, 359–376 (2005) ·doi:10.1016/j.advwatres.2004.12.001
[14] Hindmarsh,A.C.,Brown,P.N.,Grant,K.E.,Lee,S.L.,Serban,R.,Shumaker,D.E.,Woodward,C.S.:Sundials:非线性和微分/代数方程求解器套件。ACM事务处理。数学。柔和。31(3), 363–396 (2005) ·Zbl 1136.65329号 ·数字对象标识代码:10.1145/1089014.1089020
[15] Hindmarsh,A.C.,Serban,R.:IDA v2.3.0用户文档。劳伦斯·利弗莫尔国家实验室应用科学计算中心(2005年)
[16] Hoffmann,J.、Kräutle,S.、Knabner,P.:基于约化方案的多孔介质中反应输运问题的并行全局隐式二维求解器及其在MoMaS基准问题中的应用。计算。地质科学。(2009年出版)·Zbl 1425.76240号
[17] Kanney,J.F.,Miller,C.T.,Barry,D.:用于近似非线性传输和反应问题的完全耦合方法的比较。高级水资源。26, 353–372 (2003) ·doi:10.1016/S0309-1708(02)00188-4
[18] Krikner,D.,Reeves,H.:均质和非均质化学反应的多组分质量传输:化学对数值算法选择的影响1。理论。水资源。1719-1729年第24号决议(1988年)·doi:10.1029/WR024i010p01719文件
[19] Lagneau,V.,van der Lee,J.:MoMas无功传输基准的HYTEC结果。计算。地质科学。(2009). doi:10.1007/s10596-009-9159-5·Zbl 1425.76247号
[20] van der Lee,J.,De Windt,L.:水文地质系统地球化学建模的现状和未来方向。J.康塔姆。水文学。47, 265–282 (2001) ·doi:10.1016/S0169-7722(00)00155-8
[21] Lucille,P.,Burnol,A.,Ollar,P.:化学捕集器:多孔介质中反应性迁移的水文地球化学模型。水文学。过程。142261–2277(2000年)·doi:10.1002/1099-1085(200009)14:13<2261::AID-HYP27>3.0.CO;2升
[22] Mayer,K.U.,MacQuarrie,K.T.B.:使用MIN3P解决MoMaS反应性迁移基准-模型公式和模拟结果。计算。地质科学。(2009). doi:10.1007/s10596-009-9158-6·Zbl 1426.76690号
[23] Molins,S.、Carrera,J.、Ayora,C.、Saaltink,M.W.:反应传输问题中解耦组件的公式。水资源。第40号决议,W10301(2004)·doi:10.1029/2003WR002970
[24] Ortega,J.,Rheinboldt,W.:多元非线性方程的迭代解。计算。科学。申请。数学。伦敦学术学院(1970年)·Zbl 0241.65046号
[25] Saaltink,M.W.,Carrera,J.,Ayora,C.:关于模拟反应性运输方法的行为。J.康塔姆。水文学。48(3), 213–235 (2001) ·doi:10.1016/S0169-7722(00)00172-8
[26] Steefel,C.I.,MacQuarrie,K.T.:多孔介质中反应传输建模方法。收录:Lichtner,P.,Steefel,C.,Oelkers,E.(编辑)多孔介质中的反应传输,Rev.Mineral。,第34卷,第83-125页。矿物。《美国社会》(1996)
[27] Valocchi,A.,Street,R.,Roberts,P.:地下水中离子交换溶质的迁移:色谱理论和现场模拟。水资源。第17(5)号决议,1517-1527(1981)·doi:10.1029/WR017i005p01517
[28] Walter,A.、Frind,E.、Blowes,D.、Ptacek,C.、Molson,J.:地下水中多组分反应迁移建模1。模型开发和评估。水资源。第30(11)号决议,3137-3148(1994)
[29] Yeh,G.T.,Tripathi,V.S.:对反应性多化学成分水文地球化学迁移模型最新发展的批判性评估。水资源。第25(1)号决议,93–108(1989)·doi:10.1029/WR025i001p00093
[30] Yeh,G.T.,Tripathi,V.S.:模拟活性多物种组分运输的模型:模型开发和演示。水资源。第27(12)号决议,3075–3094(1991)·doi:10.1029/91WR02028
[31] Zheng,C.,Wang,P.P.:MT3DMS–模拟地下水系统中污染物平流、扩散和化学反应的模块化三维多物种迁移模型。SS帕帕多普洛斯,贝塞斯达(1999)
[32] Zysset,A.,Stauffer,F.,Dracos,T.:化学反应性地下水运移建模。水资源。第30(7)号决议,2217-2228(1994)·doi:10.1029/94WR00230
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。