staggered-grid 和 MPFA 有限体积方法的耦合用于自由流动/多孔介质流动问题
Coupling Staggered-Grid and MPFA Finite Volume Methods for Free Flow/Porous-Medium Flow Problems
AI总结：
本文提出了一种用于耦合自由流动和各向异性多孔介质流动模型的离散化方法，采用 staggered-grid 有限体积法求解纳维-斯托克斯方程，采用 MPFA 有限体积法求解达西流，并通过适当的空间细化实现两种离散化方案的自然耦合，提高了对多孔介质周围流动场的描述精度。
摘要：
本文提出了一种用于耦合自由流动和各向异性多孔介质流动模型的离散化方法。我们的方法在自由流子域中采用 staggered-grid 有限体积法求解纳维-斯托克斯方程，在多孔介质中采用 MPFA 有限体积法求解达西流。在自由流域中进行适当的空问细化后，自由度可以方便地定位，从而实现两种离散化方案的自然耦合。反过来，我们自动获得了对多孔介质周围流动场更准确的描述。数值实验突显了该方案在各向异性情况下的稳定性和适用性，并与现有方法有良好的一致性，验证了我们的方法。
英文摘要：
A discretization is proposed for models coupling free flow with anisotropic porous medium flow. Our approach employs a staggered grid finite volume method for the Navier-Stokes equations in the free flow subdomain and a MPFA finite volume method to solve Darcy flow in the porous medium. After appropriate spatial refinement in the free flow domain, the degrees of freedom are conveniently located to allow for a natural coupling of the two discretization schemes. In turn, we automatically obtain a more accurate description of the flow field surrounding the porous medium. Numerical experiments highlight the stability and applicability of the scheme in the presence of anisotropy and show good agreement with existing methods, verifying our approach.
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