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Kirchhoff变换Richards方程数值解的基于求积的格式。 (英语) Zbl 1490.65175号

小结:在这项工作中,我们提出了一种新的数值格式,用于在加德纳框架内求解理查兹方程并实现质量守恒。为此,我们采用混合形式的Richards方程的Kirchhoff变换,以利用Gardner模型的特定特征,得到一个二阶线性偏微分方程。然后,利用质量平衡条件,我们在通用网格单元上积分方程的两边,并使用梯形规则离散积分。这种方法提供了一个关于基尔霍夫变换变量的线性非齐次初值问题,其解产生了所寻求的数值格式。证明了该格式是(l^2)稳定的,并在适当的步长条件下收敛到精确解,保持了基本求积公式的收敛阶。

MSC公司:

65平方米 含偏微分方程初值和初边值问题离散方程的数值解
76S05号 多孔介质中的流动;过滤;渗流
86A05型 水文学、水文学、海洋学
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全文: 内政部

参考文献:

[1] E.Abreu;W.Lambert;J.Perez;A.Santo,一种新的有限体积方法,用于运输模型和具有平衡源项的相关应用,数学。计算。模拟,137,2-28(2017)·Zbl 07313813号 ·doi:10.1016/j.matcom.2016.12.012
[2] G.阿尔布贾;A.I.ávila,求解理查兹方程的一系列新的全局收敛线性化方案,应用。数字。数学。,159, 281-296 (2021) ·Zbl 1459.65135号 ·doi:10.1016/j.apnum.2020.09.012
[3] C.阿里科;M.Sinagra;T.Tucciarelli,变饱和非均质多孔介质流动模拟的MAST边缘中心集总格式,J.Compute。物理。,231, 1387-1425 (2012) ·Zbl 1408.76490号 ·doi:10.1016/j.jcp.2011.10.012
[4] L.Beiráo da Veiga、A.Pichler和G.Vacca,多孔介质中不可压缩流体混溶驱替的虚拟单元法,计算。方法应用。机械。工程。,375(2021),第35页·Zbl 1506.76164号
[5] B.贝尔福;F.Lehmann,一维非饱和流数值模拟的等效电导率比较,渗流区杂志,41191-1200(2005)·doi:10.2136/vzj2005.0007
[6] M.Berardi,Rosenbrock型方法在不连续微分系统中的应用,数学。计算。模拟,95,229-243(2014)·Zbl 07312538号 ·doi:10.1016/j.matcom.2013.05.006
[7] M.Berardi;A.安德里萨尼;洛佩兹;M.Vurro,基于集合卡尔曼滤波器和布朗桥的新数据同化技术:对理查兹方程的应用,计算。物理学。Comm.,208,43-53(2016)·Zbl 1375.93134号 ·doi:10.1016/j.cpc.2016.07.025
[8] M.Berardi;M.D’Abbicco;G.吉拉迪;M.Vurro,在Richards方程框架中用逐步根系吸水优化耗水量:简化模型,多孔介质中的传输(2022)·doi:10.1007/s11242-021-01730-y
[9] M.贝拉迪;F.V.Difonzo,具有Cauchy条件和恒定压力梯度的Richards方程的强解,环境。流体力学。,20, 165-174 (2019) ·doi:10.1007/s10652-019-09705-w
[10] M.Berardi;F.V.Difonzo;L.A.Lopez,层状土壤中二维Richards方程数值解的混合MoL-TMoL,计算。数学。申请。,1990年至2001年(2020年)·Zbl 1459.76115号 ·doi:10.1016/j.camwa.2019.07.026
[11] M.Berardi;F.V.Difonzo;F.诺塔尼科拉;M.Vurro,包气带垂直渗透数值模拟的横向线方法,应用。数字。数学。,135, 264-275 (2019) ·Zbl 1406.65078号 ·doi:10.1016/j.apnum.2018.08.013
[12] M.Berardi;F.V.Difonzo;M.Vurro;L.Lopez,《双层土壤中的1D Richards方程:Filippov方法处理不连续性》,《高级水资源研究》,115,264-272(2018)·doi:10.1016/j.advwatres.2017.09.027
[13] L.Bergamaschi;M.Puti,混合有限元和牛顿型线性化,用于求解Richards方程,国际。J.数字。方法工程,451025-1046(1999)·Zbl 0943.76047号 ·doi:10.1002/(SICI)1097-0207(19990720)45:8<1025::AID-NME615>3.0.CO;2-G型
[14] P.Broadbridge;E.Daly;J.Goard,非线性植物根系提取的Richards方程的精确解,水资源研究,539679-9691(2017)·doi:10.1002/2017WR021097
[15] M.Camporese;E.Daly;C.Paniconi,通过边界条件转换和根系吸水方案基于流域尺度Richards方程的蒸散模拟,水资源研究,51,5756-5771(2015)·doi:10.1002/2015WR017139
[16] A.Carminia,根吸水与根际动力学耦合模型,《渗流区杂志》,11(2012)·doi:10.2136/vzj2011.0106
[17] V.Casulli,饱和和可变饱和条件下静水压流的地表-地下耦合模型,国际。J.数字。方法流体,85,449-464(2017)·文件编号:10.1002/fld.4389
[18] V.卡苏利;P.Zanolli,有限体积法求解混合形式理查兹方程的嵌套牛顿型算法,SIAM J.Sci。计算。,32, 2255-2273 (2010) ·Zbl 1410.76209号 ·数字对象标识代码:10.1137/100786320
[19] 西莉亚硕士;E.T.布卢塔斯;R.L.Zarba,非饱和流动方程的一般质量守恒数值解,水资源研究,261483-1496(1990)·doi:10.1029/WR026i007p01483
[20] G.M.柯石英;A.Fanizzi;洛佩兹;F.Maddalena;S.F.Pellegrino,周动力非局部波动方程的数值方法,应用。数字。数学。,155, 119-139 (2020) ·Zbl 1436.65195号 ·doi:10.1016/j.apnum.2018.11.007
[21] A.科伦坡;N.Del Buono;洛佩兹;A.Pugliese,非光滑动力系统中定位交叉/滑动区域及其吸引集的计算技术,离散Contin。动态。系统。序列号。B、 23、2911-2934(2018)·Zbl 1398.65159号 ·doi:10.3934/dcdsb.2018166
[22] A.科波拉;N.Chaali;G.德拉戈内蒂;N.Lamaddalena;A.Comegna,非均匀根区盐度下的根系吸收,生态水文学,8,1363-1379(2014)·doi:10.1002/eco.1594
[23] F.Dassi;G.Vacca,混合高阶虚元方法的砖:投影仪和微分算子,应用。数字。数学。,155, 140-159 (2020) ·Zbl 1437.65184号 ·doi:10.1016/j.apnum.2019.03.014
[24] N.Del Buono;L.Lopez,基于Adams多步方法的不连续ODE直接事件定位技术,应用。数学。莱特。,49, 152-158 (2015) ·兹比尔1382.65202 ·doi:10.1016/j.aml.2015.05.012
[25] F.V.Difonzo;C.马斯西奥平托;M.Vurro;M.Berardi,射击含根系吸收的水分流动方程的数值解:Python工具,Water Res.Mgmt。,352553-2567(2021)·doi:10.1007/s11269-021-02850-2
[26] M.W.Farthing;C.E.Kees;C.T.Miller,可变饱和地下水流量的混合有限元方法和高阶时间近似,《高级水资源研究》,26,373-394(2003)·doi:10.1016/S0309-1708(02)00187-2
[27] M.W.Farthing;F.L.Ogden,Richards方程的数值解:进展和挑战综述,土壤科学。Soc.Amer公司。J.,81,1257-1269(2017)·doi:10.2136/sssaj2017.02.0058
[28] T.P.A.Ferré和A.W.Warrick,《土壤流体动力学》环境中的土壤百科全书,牛津爱思唯尔出版社,2005227-230。
[29] B.H.Gilding,Richards方程的定性数学分析,多孔介质中的传输,6651-666(1991)·doi:10.1007/BF00137854
[30] M.Icardi;P.Asinari;D.L.Marchisio;S.Izquierdo;R.O.Fox,《非平衡流基于四次矩的闭合:硬球碰撞和平衡方法》,J.Compute。物理。,231, 7431-7449 (2012) ·Zbl 1284.76290号 ·doi:10.1016/j.jp.2012.07.012
[31] K.Kumar,F.List,I.S.Pop和F.A.Radu,裂缝性多孔介质中非饱和流动模型的形式放大和数值验证,J.计算。物理学。第407页(2020年),第21页·Zbl 1435.35304号
[32] W.Lai;F.L.Ogden,一维Richards方程的质量守恒有限体积预测校正解,《水文学杂志》,523119-127(2015)·doi:10.1016/j.jhydrol.2015.01.053
[33] 李光耀;R.De Jong;M.T.Coe;N.Ramankutty,基于新的水分胁迫减少和渐进根系分布函数的根系吸水,地球相互作用,10,1-22(2006)·doi:10.1175/EI177.1
[34] 李彦宏;X.岳;L.Ren,非均质土壤中非饱和水流理查兹方程的数值均匀化,水资源研究,52,8500-8525(2016)·doi:10.1002/2015WR018508
[35] Z.Li;I.Özgen西安;F.Z.Maina,具有自适应时间控制的一维Richards方程的质量守恒预测-校正解,《水文学杂志》,592(2021)·doi:10.1016/j.jhydrol.2020.125809
[36] 刘毅(Y.Liu);H.Yang;谢振中;秦鹏;R.Li,用完全隐式区域分解方法并行模拟可变饱和土壤水流,《水文学杂志》,582(2020)·doi:10.1016/j.jhydrol.2019.124481
[37] 洛佩兹;S.F.Pellegrino,二维薄板上非线性周动力模型的时空离散化,计算。数学。申请。(2021) ·Zbl 1524.65668号 ·doi:10.1016/j.camwa.2021.07.004
[38] 洛佩兹;S.F.Pellegrino,非线性周动力模型的体积惩罚谱方法,国际。J.数字。方法工程,122,707-725(2021)·doi:10.1002/nme.6555
[39] G.Manzini;S.Ferraris,理查兹方程二维非结构网格上的质量守恒有限体积法,《水资源研究》,27,1199-1215(2004)·doi:10.1016/j.advwatres.2004.08.008
[40] W.Merz;P.Rybka,非饱和带中Richards方程的强解,J.Math。分析。申请。,371, 741-749 (2010) ·兹比尔1200.35177 ·doi:10.1016/j.jmaa.2010.05.066
[41] P.C.D.Milly,非饱和流模型中时间步进的质量守恒程序,《水资源进展》,8,32-36(1985)·doi:10.1016/0309-1708(85)90078-8
[42] K.Mitra;I.S.Pop,解决非线性扩散问题的改进L格式,计算。数学。申请。,77, 1722-1738 (2019) ·Zbl 1442.65215号 ·doi:10.1016/j.camwa.2018.09.042
[43] S.M.Naghedifar;A.N.齐艾;S.A.Naghedifar,使用数值建模和田口方法优化四边形渗水沟,《水文工程杂志》,24(2019)·doi:10.1061/(ASCE)HE.1943-5584.001761
[44] I.纽韦勒;D.埃尔达尔;M.Dentz,非平衡压力条件下模拟高度非均匀介质中非饱和流动的非局部Richards方程,Vados Zone J.,11(2012)·doi:10.2136/vzj2011.0132
[45] C.帕尼科尼;M.Putt,《集水区水文物理建模50:调查与展望》,《水资源研究》,51,7090-7129(2015)·doi:10.1002/2015WR017780
[46] D.F.Rucker;A.W.Warrick;T.P.A.Ferré,含夹杂物稳定垂直流的Gardner和van Genuchten土壤导水率函数的参数等效性,《高级水资源研究》,28,689-699(2005)·doi:10.1016/j.advwatres.2005.01.004
[47] D.塞乌斯;K.Mitra;I.S.波普;F.A.半径;C.Rohde,多孔介质中部分饱和流动的线性区域分解方法,计算。方法应用。机械。工程,33331-355(2018)·Zbl 1440.76149号 ·doi:10.1016/j.cma.2018.01.029
[48] H.Suk;E.Park,Kirchhoff变换Richards方程的数值解,用于模拟非均匀层状多孔介质中的可变饱和流,《水文学杂志》,579(2019)·doi:10.1016/j.jhydrol.2019.124213
[49] M.D.Tocci;C.T.Kelley;C.T.Miller,用直线法精确经济地求解Richards方程的压力水头形式,《高级水资源》,20,1-14(1997)·doi:10.1016/S0309-1708(96)00008-5
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