Innovative Analytical Solutions to 1, 2 and 3D Water Infiltration into Unsaturated Soils for Initial-Boundary Value Problems

Abstract:
Fluid infiltration into unsaturated soil is of vital significance from many perspectives. Mathematically, such transient infiltrations are described by Richard's equation; a nonlinear parabolic Partial Differential Equation (PDE) with limited analytical solutions in the literature. The current study uses separation of variables and Fourier series expansion techniques and presents new analytical solutions to the equation in one, two, and three dimensions subject to various boundary and initial conditions. Solutions for 1-D horizontal and vertical water infiltration are derived and compared to numerical finite difference method solutions, whereby both solutions are shown to coincide well with one another. Solutions to 2- and 3-D vertical water infiltration are derived for constant, no-flow, and sinusoidal boundary and initial conditions. Presented analytical solutions are such that both steady and unsteady solutions may be obtained from a single closed form solution. The solutions may be utilized to test numerical models that use different computational techniques
Language:
English
Published:
Scientia Iranica, Volume:24 Issue: 5, 2017
Pages:
2346 to 2368
magiran.com/p1754244  
دانلود و مطالعه متن این مقاله با یکی از روشهای زیر امکان پذیر است:
اشتراک شخصی
با عضویت و پرداخت آنلاین حق اشتراک یک‌ساله به مبلغ 1,390,000ريال می‌توانید 70 عنوان مطلب دانلود کنید!
اشتراک سازمانی
به کتابخانه دانشگاه یا محل کار خود پیشنهاد کنید تا اشتراک سازمانی این پایگاه را برای دسترسی نامحدود همه کاربران به متن مطالب تهیه نمایند!
توجه!
  • حق عضویت دریافتی صرف حمایت از نشریات عضو و نگهداری، تکمیل و توسعه مگیران می‌شود.
  • پرداخت حق اشتراک و دانلود مقالات اجازه بازنشر آن در سایر رسانه‌های چاپی و دیجیتال را به کاربر نمی‌دهد.
دسترسی سراسری کاربران دانشگاه پیام نور!
اعضای هیئت علمی و دانشجویان دانشگاه پیام نور در سراسر کشور، در صورت ثبت نام با ایمیل دانشگاهی، تا پایان فروردین ماه 1403 به مقالات سایت دسترسی خواهند داشت!
In order to view content subscription is required

Personal subscription
Subscribe magiran.com for 70 € euros via PayPal and download 70 articles during a year.
Organization subscription
Please contact us to subscribe your university or library for unlimited access!