Jun, 2024
一种基于体素的土壤微生物分解模拟方法：与LBM的比较和形态学模型的改进
A Voxel-based Approach for Simulating Microbial Decomposition in Soil:
Comparison with LBM and Improvement of Morphological Models
TL;DR这项研究介绍了一种利用土壤的三维微计算机断层扫描图像模拟有机物质微生物分解的新的计算方法。该方法利用一个连接的体素的评估图来模拟微生物分解过程中涉及的转化和扩散过程。该模型可被用于模拟多孔介质中的任何扩散-转化过程。我们实施了并行化策略，并探索了不同的数值方法，包括隐式、显式、同步和异步方案。为了验证我们的方法，我们将模拟输出与LBioS和Mosaic模型提供的输出进行了比较。LBioS使用晶格玻尔兹曼方法进行扩散，而Mosaic则利用了毛细管网络几何模型（PNGM）通过球体和椭球体等几何基元来获益。这种方法取得了与传统基于LBM的模拟相当的结果，但仅需四分之一的计算时间。与Mosaic模拟相比，所提出的方法速度较慢，但更准确且不需要任何校准。此外，我们提出了一个理论框架和一个应用示例来增强基于PNGM的模拟。这通过使用随机梯度下降和当前方法生成的数据来近似扩散传导系数来实现。