The semismooth Newton method for multicomponent reactive transport with minerals
The semismooth Newton method for multicomponent reactive transport with minerals
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矿物多组分反应输运的半光滑牛顿法
DOI：
10.1016/j.advwatres.2010.10.004
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发表时间：
2011
影响因子：
4.7
通讯作者：
Serge Kräutle
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Serge Kräutle
本文提出了一种有效模拟反应体系或反应输运问题的方法，包括(平衡)矿物沉淀-溶解。困难之处在于，对于较大的体系，流体饱和和不饱和的原因通常都是未知的。目前广泛使用的算法使用一些反复尝试的策略，需要重复计算，或者通过动力学描述近似平衡沉淀-溶解。在本文中，我们建议将问题描述为一个所谓的互补问题(CP)，并用半光滑牛顿法来求解它，这是最优化理论领域中众所周知的一种求解策略。然后，将矿物反应的CP公式与完整的多组分反应传输问题的重新公式相结合，这导致了未知数的减少。反应输运问题是在一步(全局隐式)方法的意义下处理的。
In this article a method is proposed for the efficient simulation of reactive systems or reactive transport problems including (equilibrium) mineral precipitation–dissolution. The difficulty lies in the fact that for larger systems it is usually a priorily not known for which mineral the fluid is saturated and for which it is undersaturated. Currently wide-spread algorithms use some trial-and-error strategy requiring repeated computations, or an approximation of equilibrium precipitation–dissolution by a kinetic description. In this article we propose to formulate the problem as a so-called complementarity problem (CP) and to solve it with the semismooth Newton method, a solution strategy well known in the field of optimization theory. The CP formulation of the mineral reactions is then combined with a reformulation for the full multicomponent reactive transport problem which leads to a reduction of the number of unknowns. The reactive transport problem is tackled in the sense of a one step (global implicit) method.
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