In this paper, we present an Online Generalized Multiscale Finite Element Method(Online GMsFEM) for heat and mass transfer problem in heterogeneous media with artificial ground freezing pipes. The mathematical model of the process is based on the classical Stefan model, which describes heat transfer with a phase transition and takes into account filtration in a porous medium. The model is described by a system of equations for temperature and pressure. For fine grid solution, we use a finite element method using the fictitious domain method. To derive a solution on the coarse grid, we use a model reduction procedure based on Online GMsFEM. Online version of GMsFEM allows to us to take less number of offline multiscale basis functions. In our approach, we use decoupled offline basis functions constructed with snapshot space and based on spectral problems. This is the standard approach of basis construction. To take into account artificial ground freezing pipes, we compute an additional basis functions on the offline stage. For the accurate approximation of phase change we add online multiscale basis functions. We construct online basis that minimizes error by values of local residuals. Online procedure is significantly improves the accuracy of standard GMsFEM. We present numerical results in two-dimensional domain with layered heterogeneity. To investigate accuracy of the method, we present results with different number of offline and online basis functions. The presented results show that Online GMsFEM can produce solution with high accuracy and requires small computational resources.


翻译:在本文中,我们展示了用于使用人工地面冷冻管的多介质的热和大规模传输问题的在线通用多功能化多功能化多功能化方法(在线 GMSFEM ) 。 这一过程的数学模型以古典Stefan 模型为基础, 该模型描述了带有阶段过渡的热传输, 并且考虑到在多孔介质中的过滤。 该模型由温度和压力的方程式系统描述。 对于微小网格解决方案, 我们使用虚构域网格法的有限元素法。 为了在粗略网格上找到解决办法, 我们使用基于在线 GMSFEM 的减少模型程序。 GMS 在线版本允许我们减少离线多尺度功能的数量。 在我们的方法中,我们使用以快视空间和光谱问题为基础的脱钩离线基功能。 这是基础构建的标准方法。 为了考虑人工地面冻结管道,我们用离线阶段变化的准确度计算额外的基础功能。 为了准确接近阶段变化,我们可以用在线多尺度功能来构建在线基础, 最大限度地减少本地残余值的误差数。 在线程序通过光谱化程序大大改进了光基基础的离线功能的离线功能的离线功能。 以直径空间和直径的计算结果,我们用目前的直径的计算,我们用直径的计算, 以显示的直径平流的直路路路路路路路路路路路路的精确性计算结果的精确性计算结果,,我们用的方法将显示的直路的精确度显示的精确度的精确度计算结果。

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