Title of article :
Selection of Intermodal Conductivity Averaging Scheme for Unsaturated Flow in Homogeneous Media
Author/Authors :
Islam, M. Sayful Department of Mathematics - Shahjalal University of Science & Technology, Sylhet, Bangladesh
Abstract :
The nonlinear solvers in numerical solution of water flow in variably saturated soils are prone to
convergence difficulties. Many aspects can give rise to such difficulties, like very dry initial
conditions, which causes a steep pressure gradient and great variation of hydraulic conductivity occurs
across the wetting front during the infiltration of water. So, the averaging method applied to compute
hydraulic conductivity between two adjacent nodes of the computational grid is one of the most
important issues influencing the accuracy of the numerical solution of one-dimensional unsaturated
flow equation i.e., Richards’ equation. A number of averaging schemes such as arithmetic, geometric,
harmonic and arithmetic mean saturation have been proposed in the literature for homogeneous soil.
The resulting numerical schemes are evaluated in terms of accuracy and computational time. It can be
seen that the averaging scheme in the framework of arithmetic approaches favorably to other methods
for a range of test cases.
Farsi abstract :
روشهاي حل غير خطي براي حل عددي جريان آب در خاكهاي اشباع شده احتمالا با مشكلات متعددي همراه است.
عوامل مختلفي مي توانند باعث افزايش اين مشكلات شوند كه از جمله آنها شرايط اوليه بسيار خشك است كه موجب
گراديان فشار با شيب زياد و تغييرات شديد هدايت هيدروليكي در قسمت مرطوب در طي نفوذ آب مي شود. بنابراين،
روش متوسط گيري كه براي محاسبه هدايت هيدروليكي بين دو نقطه مجاور در آرايه محاسباتي استفاده مي شود يكي از
مسائل مهمي است كه روي دقت حل عددي معادلات جريان غير اشباع تك-بعدي مانند معادله ريچارد تاثير مي گذارد.
الگوهاي متوسط گيري مختلفي از جمله آريتميك، ژئومتريك، هارمونيك و اشباع متوسط آريتميك در متون براي خاكهاي
همگن ارائه شده است. الگوهاي عددي به دست آمده از لحاظ دقت و زمان محاسبه مورد بررسي قرار مي گيرند. ملاحظه
مي شود كه الگوي متوسط گيري در چارچوب روش اريتميك براي تعدادي از موارد بررسي شده به طور مطلوبي به
روشهاي ديگر نزديك است.
Keywords :
Richards’ Equation , Variably Saturated Flow , Internodal Conductivity , Finite Difference , Infiltration
Journal title :
Astroparticle Physics