Numerical Method for a Filtration Model Involving a Nonlinear Partial Integro-Differential Equation

2022

Полный текст Открытый доступ: Gold Метаданные (CSL-JSON)
DOI 10.3390/math10081319
Достоверность данных 70 средняя
Как считается эта оценка

Складывается из проверяемых признаков самой записи: есть ли у статьи DOI, сколько независимых источников подтвердили её данные, заполнены ли обязательные поля и насколько свежо последнее подтверждение. Снижают оценку расхождения между источниками и отсутствие идентификатора. Значение от 80 означает, что запись опубликована без дополнительной проверки; от 60 до 79 — что она опубликована с пониженной достоверностью и ручная проверка желательна. Запись, выверенную редактором вручную, пересчёт не опускает ниже 90. Это оценка наших данных о статье, а не оценка самой статьи.

Аннотация

In this paper, we propose an efficient numerical method for solving an initial boundary value problem for a coupled system of equations consisting of a nonlinear parabolic partial integro-differential equation and an elliptic equation with a nonlinear term. This problem has an important applied significance in petroleum engineering and finds application in modeling two-phase nonequilibrium fluid flows in a porous medium with a generalized nonequilibrium law. The construction of the numerical method is based on employing the finite element method in the spatial direction and the finite difference approximation to the time derivative. Newton’s method and the second-order approximation formula are applied for the treatment of nonlinear terms. The stability and convergence of the discrete scheme as well as the convergence of the iterative process is rigorously proven. Numerical tests are conducted to confirm the theoretical analysis. The constructed method is applied to study the two-phase nonequilibrium flow of an incompressible fluid in a porous medium. In addition, we present two examples of models allowing for prediction of the behavior of a fluid flow in a porous medium that are reduced to solving the nonlinear integro-differential equations studied in the paper.