Identifiability and Conditioning of Flux-Parameter Inversion for the Buckley–Leverett Equation

Mathematics, 2026

Толық мәтін Ашық қол жеткізу: Gold Метадеректер (CSL-JSON)
DOI 10.3390/math14193575
Деректер сенімділігі 70 орташа
Бұл баға қалай есептеледі

Ол жазбаның өзінің тексерілетін белгілерінен құралады: мақаланың DOI-і бар ма, оның деректерін қанша тәуелсіз дереккөз растады, міндетті өрістер толтырылған ба және соңғы растау қаншалықты жаңа. Дереккөздер арасындағы алшақтық пен идентификатордың болмауы бағаны төмендетеді. 80-нен бастап мән жазбаның қосымша тексерусіз жарияланғанын, 60-тан 79-ға дейін — оның сенімділігі төмен күйде жарияланғанын және қолмен тексеру ұсынылатынын білдіреді. Редактор қолмен тексерген жазбаны қайта есептеу 90-нан төмен түсірмейді. Бұл — мақаланың өзіне емес, ол туралы деректерімізге берілген баға.

Аңдатпа

We analyse inversion of the viscosity ratio M in the Buckley–Leverett equation, distinguishing structural identifiability, observation-operator conditioning, and numerical estimation error. The Riemann solution gives M=4s2−4s from the shock speed s, with relative condition number κ(M)=21+M/(1+M−1), which diverges as M↓0. The continuum physics objective admits exact solution–parameter pairs for every M>0, so identifying the true ratio requires observations. We examine numerical recovery using a viscous physics-informed neural network (PINN) with positive parameterisation and 30 paired repetitions per setting. At M=3, the median parameter error decreases from 514.25% without observations to 6.13% with 25 noisy observations. Additional data decrease the median field error, while median parameter errors are nonmonotone. Over M∈[0.25,10], κ decreases from 18.94 to 2.86, whereas the smooth-branch Cramér–Rao relative scale for 50 scattered observations with 5% Gaussian noise levels off near 7%. Shock crossings supply additional nonregular information. Finite-network physics losses remain small across the tested ratios, with different orderings on training and held-out points. Scalar controls assess finite-resolution viscous-model discrepancy; complementary PINN tests show poorer recovery as the front sharpens. Recovery accuracy therefore depends jointly on the observation operator, regularisation, and numerical estimator.