×

多孔介质中沉淀和溶解相场模型的双尺度迭代格式。 (英语) Zbl 1508.65124号

摘要:多孔介质中的矿物沉淀和溶解过程可以改变孔隙尺度上介质的结构。这些变化使得数值模拟成为一项具有挑战性的任务,因为孔隙的几何形状在时间上以先验未知的方式发生变化。为了处理这些方面,我们在这里采用了一个两尺度的相场模型,并提出了一个鲁棒的方案来进行解的数值逼近。该方案既考虑了模型中的尺度分离,又考虑了模型的非线性特性。在证明了该方案的收敛性后,引入了自适应双尺度策略,提高了仿真效率。数值试验表明,在存在各向异性和非均匀性的情况下,该方案的效率和准确性。

MSC公司:

65M60毫米 涉及偏微分方程初值和初边值问题的有限元、Rayleigh-Ritz和Galerkin方法
65个M12 含偏微分方程初值和初边值问题数值方法的稳定性和收敛性
65米50 涉及偏微分方程的初值和初边值问题的数值解的网格生成、精化和自适应方法
65M55型 多重网格方法;涉及偏微分方程初值和初边值问题的区域分解
76S05号 多孔介质中的流动;过滤;渗流
82C21型 含时统计力学中的动态连续体模型(粒子系统等)
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用

参考文献:

[1] Knabner,P。;van Duijn,C。;Hengst,S.,《流经多孔介质的晶体溶解前沿分析》。第1部分:相容边界条件,水资源高级。,18, 3, 171-185 (1995)
[2] Moszkowicz,P。;Pousin,J。;Sanchez,F.,《反应性多孔介质中的扩散和溶解:数学建模和数值模拟》,J.Compute。申请。数学。,66, 1-2, 377-389 (1996) ·Zbl 0854.76092号
[3] Bouillard,N。;Eymard,R。;赫宾,R。;Montarnal,P.,多孔介质中溶解和沉淀的扩散:简化模型的数学分析和数值近似,ESAIM Math。模型。数字。分析。,41, 6, 975-1000 (2007) ·Zbl 1130.76086号
[4] 库马尔,K。;波普,I.S。;Radu,F.A.,多孔介质中沉淀和溶解模型保角离散化的收敛分析,数值。数学。,1274155-749(2014)·Zbl 1342.76121号
[5] 阿戈斯蒂,A。;Formaggia,L。;Scotti,A.,《与达西通量耦合的降水和溶解模型分析》,J.Math。分析。申请。,431, 2, 752-781 (2015) ·Zbl 1328.92092号
[6] 库马尔,K。;Neuss-Radu,M。;Pop,I.S.,多孔介质中沉淀和溶解的孔隙尺度模型均匀化,IMA J.Appl。数学。,81, 5, 877-897 (2016) ·Zbl 1404.35026号
[7] 霍夫曼,J。;南卡罗来纳州Kräutle。;Knabner,P.,多孔介质中矿物沉淀-溶解和水反应反应迁移整体解决方案的存在性和唯一性,SIAM J.Math。分析。,49, 6, 4812-4837 (2017) ·Zbl 1408.35193号
[8] van Noorden,T.,薄带中的晶体沉淀和溶解,欧洲应用杂志。数学。,20, 1, 69-91 (2009) ·Zbl 1154.82321号
[9] 库马尔,K。;van Noorden,T。;Pop,I.S.,微尺度多尺度模型中涉及自由边界的反应流的有效弥散方程。模拟。,2011年9月1日,29-58·Zbl 1222.35020号
[10] van Noorden,T。;Pop,I.S.,晶体溶解和沉淀建模的Stefan问题,IMA J.Appl。数学。,73, 2, 393-411 (2008) ·Zbl 1153.80004号
[11] Muntean,A。;Böhm,M.,《混凝土碳化的移动边界问题:弱解的整体存在性和唯一性》,J.Math。分析。申请。,350, 1, 234-251 (2009) ·Zbl 1152.92035号
[12] Kumazaki,K。;Muntean,A.,《全局弱可解性、对数据的持续依赖性和膨胀运动界面的大时间增长》。,接口自由边界。,22, 1, 27-50 (2020) ·Zbl 1441.35265号
[13] B1235-B1266号·Zbl 1292.76042号
[14] 马布扎,S。;库兹明,D。;Čanić,S。;Bukać,M.,运动区域中反应性溶质迁移问题的保守、正保持方案,J.Compute。物理。,276, 563-595 (2014) ·Zbl 1349.65467号
[15] 马布扎,S。;Kuzmin,D.,运动区域中非平衡反应性溶质迁移的非线性ALE-FCT方案,国际期刊数值。《液体方法》,76,11,875-908(2014)
[16] 马布扎,S。;乔尼奇,S。;Muha,B.,壁吸附-解吸可变形通道中反应性溶质运移的建模与分析,数学。方法应用。科学。,39, 7, 1780-1802 (2016) ·Zbl 1338.35372号
[17] 穆哈,B。;乔安尼奇,S.,对具有可变形壁的圆柱体中不可压缩粘性流体流动建模的非线性流体-结构相互作用问题弱解的存在性,Arch。理性力学。分析。,207, 919-968 (2013) ·兹比尔1260.35148
[18] Bringedal,C。;贝尔雷,I。;波普,I.S。;Radu,F.A.,薄带中非等温流动和矿物沉淀与溶解模型,J.Compute。申请。数学。,289, 346-355 (2015) ·兹比尔1322.80002
[19] van Noorden,T.,多孔介质中的晶体沉淀和溶解:有效方程和数值实验,多尺度模型。模拟。,7, 3, 1220-1236 (2009) ·Zbl 1176.35020号
[20] 舒尔茨,R。;雷,N。;弗兰克·F。;Mahato,H。;Knabner,P.,《演化多孔介质中有效扩散-沉淀模型的强可溶性直至堵塞》,《欧洲期刊应用》。数学。,28, 2, 179-207 (2017) ·Zbl 1386.82065号
[21] 舒尔茨,R。;雷,N。;Zech,S。;拉普,A。;Knabner,P.,Beyond Kozeny-Carman:预测多孔介质的渗透率。多孔介质,130,2487-512(2019)
[22] Bringedal,C。;贝尔雷,I。;波普,I.S。;Radu,F.A.,随着孔隙度的变化,非等温反应性多孔介质流动的放大,Transp。多孔医学,114,2371-393(2016)·Zbl 1381.76336号
[23] Caginalp,G。;Fife,P.C.,相界引起的层状界面动力学,SIAM J.Appl。数学。,48, 3, 506-518 (1988)
[24] Rätz,A.,无渗透边界问题的扩散界面近似,SIAM J.Appl。数学。,76, 3, 910-929 (2016) ·Zbl 1338.35509号
[25] van Noorden,T。;Eck,C.,溶解和沉淀动力学移动边界问题的相场近似,界面自由边界。,13, 1, 29-55 (2011) ·Zbl 1219.35378号
[26] Redeker,M。;罗德,C。;Pop,I.S.,多孔介质中沉淀的三相相场模型的放大,IMA J.Appl。数学。,81, 5, 898-939 (2016) ·兹比尔1406.35297
[27] Bringedal,C。;冯·沃尔夫,L。;Pop,I.S.,多孔介质中沉淀和溶解过程的相场模拟:放大和数值实验,多尺度模型。模拟。,18, 2, 1076-1112 (2020) ·兹比尔1446.35119
[28] Redeker,M。;Haasdonk,B.,多孔介质中沉淀的POD-EIM简化双尺度模型,数学。计算。模型。动态。系统。,22, 4, 323-344 (2016) ·Zbl 1348.93064号
[29] 伊芬迪耶夫,Y。;Hou,T.Y.,《多尺度有限元方法:理论与应用》,4(2009),Springer Science and Business Media·Zbl 1163.65080号
[30] Engquist,B。;李,X。;Ren,W。;Vanden-Eijnden,E.,《异质多尺度方法:综述》,Commun。计算。物理。,2, 3, 367-450 (2007) ·Zbl 1164.65496号
[31] e2020WR027585
[32] 雷,N。;Oberlander,J。;Frolkovic,P.,矿物溶解和沉淀的完全耦合微观-宏观模型的数值研究,计算。地质科学。,23, 5, 1173-1192 (2019) ·Zbl 1425.76252号
[33] Bastidas,M。;Bringedal,C。;Pop,I.S.,多孔介质中反应输运相场模型的数值模拟,数值数学与高级应用ENUMATH 2019,计算科学与工程讲义,139(2020),Springer International·Zbl 1470.76010号
[34] 布鲁恩,M.K。;威克,T。;贝尔雷,I。;Nordbotten,J.M。;Radu,F.A.,具有稳定参数的相场脆性断裂扩展的迭代交错格式,计算。方法应用。机械。工程师,361112752(2020)·Zbl 1442.74208号
[35] Redeker,M。;Eck,C.,《具有连续尺度间相关性的两尺度模型的快速准确自适应求解策略》,J.Compute。物理。,240, 268-283 (2013)
[36] 海斯特,T。;惠勒,M.F。;Wick,T.,使用相场方法计算裂缝扩展的原始-对偶有源集方法和预测-校正网格自适应性,计算。方法应用。机械。工程,290466-495(2015)·Zbl 1423.76239号
[37] 波普,I.S。;Radu,F.A。;Knabner,P.,《Richards方程的混合有限元:线性化程序》,J.Compute。申请。数学,168,1-2,365-373(2004)·兹比尔1057.76034
[38] 列表,F。;Radu,F.A.,《求解理查兹方程的迭代方法研究》,计算。地质科学。,2341-353年2月20日(2016年)·Zbl 1396.65143号
[39] 陈,X。;Hilhorst,D。;Logak,E.,质量守恒Allen-Cahn方程和体积守恒平均曲率流,界面自由边界。,12, 4, 527-549 (2011) ·兹伯利1219.35018
[40] Bringedal,C.,反应输运的保守相场模型,(Klöfkorn,R.;Keilegavlen,E.;Radu,A.F。;Fuhrmann,J.,《复杂应用的有限体积IX-方法,理论方面,示例》。复杂应用的有限卷IX:方法,理论方面,示例,《Springer数学与统计论文集》,323(2020),Springer国际出版社,537-545·Zbl 1454.65136号
[41] Garcke,H。;Hecht,C。;Hinze,M。;Kahle,C.,基于流体形状和拓扑优化的相场数值近似,SIAM J.Sci。计算。,37、4、A1846-A1871(2015)·Zbl 1322.35113号
[42] 弗兰克·F。;刘,C。;Alpak,F.O。;Riviere,B.,微孔域上退化迁移率的对流Cahn-Hilliard方程的有限体积/间断galerkin方法,源于micro-ct成像,计算。地质科学。,22, 2, 543-563 (2018) ·Zbl 1405.65104号
[43] Mikelić,A。;惠勒,M.F.,耦合流和地质力学迭代耦合的收敛性,计算。地质科学。,17, 3, 455-461 (2013) ·Zbl 1392.35235号
[44] 弗里德曼,A。;Tzavaras,A.E.,多孔介质中的燃烧,SIAM J.Math。分析。,19, 3, 509-519 (1988) ·兹比尔0659.35056
[45] 弗里德曼,A。;Knabner,P.,微观和宏观结构的运输模型,J.Differ。Equ,98,2,328-354(1992)·Zbl 0749.76073号
[46] Muntean,A。;Neuss-Radu,M.,复杂介质中一类非线性耦合反应扩散系统的多尺度Galerkin方法,J.Math。分析。申请。,371, 2, 705-718 (2010) ·Zbl 1201.76189号
[47] Schulz,R.,堵塞多孔介质扩散-沉淀模型中的退化方程,欧洲期刊应用。数学。,1-20 (2019)
[48] Schulz,R.,堵塞多孔介质中流动和传输的退化方程,J.Math。分析。申请。,483, 2, 123613 (2020) ·Zbl 1447.35274号
[49] Bringedal,C。;Kumar,K.,非等温反应性多孔介质流动放大方程中堵塞附近的有效行为,Trans。多孔医学,120,3553-577(2017)
[50] Ladyzhenskaya,O.A。;Ural’tseva,N.N.,线性和拟线性椭圆方程。线性和拟线性椭圆方程,《科学与工程数学》,46(1968),纽约和伦敦学术出版社·Zbl 0164.13002号
[51] 雷,N。;鲁普,A。;舒尔茨,R。;Knabner,P.,预测多孔介质中扩散的新旧方法,Transp。多孔介质,124,3,803-824(2018)
[52] Cioranescu,D。;多纳托,P.,《均质化导论》,17(1999),牛津大学出版社·Zbl 0939.35001号
[53] 斯托维克,E。;两者,J.W。;库马尔,K。;Nordbotten,J.M。;Radu,F.A.,《关于Biot方程固定应力劈裂的优化》,国际期刊Numer。方法工程,120,2,179-194(2019)
[54] 巴里亚瓦蒂,C。;Carstensen,C.,具有后验误差控制的最低阶Raviart-Tomas MFEM的三种matlab实现,Compute。方法应用。数学。,5, 4, 333-361 (2005) ·Zbl 1086.65107号
[55] Boffi,D。;布雷齐,F。;Fortin,M.,《混合有限元方法与应用》,44(2013),Springer·Zbl 1277.65092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。