模拟介质交界面处达西流速的跳跃多尺度有限元法OA北大核心CSTPCD
提出一种用于模拟介质交界面处达西流速的跳跃多尺度有限元法(MSFEM-J),可解决有限元等惯用方法模拟含交界面地下水问题时的两个缺点:一是现有方法需要精细剖分刻画介质非均质性来保证解的精度,会消耗巨大的运算资源;二是现有数值方法无法保证介质交界面处的达西流速满足折射定律,即无法保证法向流速连续、切向流速按渗透系数呈比例。MSFEM-J可通过多尺度有限元(MSFEM)的基函数显著提升地下水水头和达西流速两个过程的计算效率;然后基于折射定律构造JUMP向量,迭代修正交界面弱侧节点的右端项并直至收敛,从而令交界面处达西流速满足折射定律。数值试验表明,本文提出的MSFEM-J所模拟的达西流速在介质交界面处符合折射定律,在研究区其他位置具有连续性。同时,该方法的计算精度高于精细剖分的惯用方法,且计算消耗仅为同效方法的2%左右。
谢一凡;苏振宁;南统超;吴吉春;谢春红;鲁春辉
河海大学水灾害防御全国重点实验室,江苏南京210098 河海大学水利水电学院,江苏南京210098河海大学水灾害防御全国重点实验室,江苏南京210098 河海大学水利水电学院,江苏南京210098河海大学水灾害防御全国重点实验室,江苏南京210098 河海大学长江保护与绿色发展研究院,江苏南京210098南京大学地球科学与工程学院,江苏南京210023南京大学数学系,江苏南京210093河海大学水灾害防御全国重点实验室,江苏南京210098 河海大学水文水资源学院,江苏南京210098
地质学
地下水数值模拟多尺度有限元法达西流速介质交界面JUMP向量
《水利学报》 2024 (12)
P.1439-1447,1460,10
国家重点研发计划项目(2021YFC3200500)国家自然科学基金面上项目(42277190)。
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