Численное усреднение для задач теплопереноса в условиях криолитозоны

В работе рассматриваются задачи теплопереноса с учетом фазовых переходов влаги в промерзающем/протаивающем грунте. Математическая модель процессов теплопереноса с фазовым переходом описывается классической моделью Стефана и представляет собой нелинейное параболическое уравнение. Для решения задачи предложен метод численного усреднения для нелинейной задачи с использованием эффективных коэффициентов теплопроводности и объемной теплоемкости для талой и мерзлой зон. Вычисления эффективного тензора теплопроводности проводится в локальных областях (ячейки грубой сетки) и используются при построении аппроксимации на грубой сетке методом конечных элементов. Численная реализация конечно-элементной аппроксимации проведена с помощью вычислительной библиотеки FEniCS. Представлены численные результаты для двумерной и трехмерной модельных задач.