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马3d:用于流动模拟和多物理应用的高阶间断Galerkin解算器。 (英语) Zbl 1510.76120号

摘要:我们介绍了我们的H(H)igh(高)-O(运行)订单S公司光谱E类元素S公司奥尔弗(马3D),一个开源的高阶不连续伽辽金框架,能够解决各种流动应用,包括可压缩流(有或无冲击)、不可压缩流、各种RANS和LES湍流模型、粒子动力学、多相流和空气声学。我们概述了高阶空间离散化(包括能量/熵稳定方案)和各向异性p自适应能力。该解算器使用MPI和OpenMP进行并行化,可在多达1000个处理器上实现良好的可扩展性。时间离散化包括显式、隐式、多重网格和带有有效预条件的双时间步格式。此外,我们通过无网格浸没边界技术促进网格划分和模拟复杂几何体。我们详细介绍了GitHub存储库中包含的可用文档和测试用例。

MSC公司:

76平方米 谱方法在流体力学问题中的应用
76号06 可压缩Navier-Stokes方程
76层65 湍流的直接数值模拟和大涡模拟
2005年第76季度 水力和气动声学
2005年5月 并行数值计算
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用

参考文献:

[1] 王,Z。;Fidkowski,K。;Abgrall,R。;Bassi,F。;Caraeni,D。;卡里,A。;迪康尼克,H。;哈特曼,R。;Hillewaert,K。;Huynh,H。;Kroll,N.,《国际数学家杂志》。《液体方法》,72,811(2013)·Zbl 1455.76007号
[2] 王,Z.,Sci。中国,物理。机械。阿童木。,59, 1 (2016)
[3] 康彭亨斯,M。;鲁比奥,G。;费雷尔,E。;Valero,E.,J.计算。物理。,306, 216 (2016) ·Zbl 1352.65353号
[4] 康彭亨斯,M。;鲁比奥,G。;费雷尔,E。;瓦莱罗,E.,计算。流体,139,36(2016)·Zbl 1390.76329号
[5] Rueda-Ramírez,A.M。;鲁比奥,G。;费雷尔,E。;瓦莱罗,E.,J.科学。计算。,78, 433 (2019) ·Zbl 1410.65353号
[6] Rueda-Ramírez,A.M。;Manzanero,J。;费雷尔,E。;鲁比奥,G。;Valero,E.,J.计算。物理。,378, 209 (2019) ·Zbl 1416.65357号
[7] Gottlieb,D。;Orszag,S.A.,《谱方法的数值分析:理论与应用》(1977年),SIAM·Zbl 0412.65058号
[8] 里德·W·H。;Hill,T.R.(1973),洛斯阿拉莫斯科学实验室:美国新墨西哥州洛斯阿拉莫科学实验室,技术代表。
[9] Bassi,F。;Rebay,S.,J.计算。物理。,131, 267 (1997) ·Zbl 0871.76040号
[10] Bassi,F。;Rebay,S。;马里奥蒂,G。;佩迪诺蒂,S。;Savini,M.,(第二届欧洲涡轮机械流体动力学和热力学会议论文集。第二届欧盟涡轮机械流体力学和热力学会议文献集,比利时安特卫普(1997)),99-109
[11] 菲舍尔,P。;克鲁斯,J。;马伦,J。;Tufo,H。;Lottes,J。;Kerkemeier,S.(2008),阿尔贡国家实验室,数学和计算机科学部:阿尔贡国立实验室,数学与计算机科学部,伊利诺伊州阿尔贡
[12] 坎特韦尔,C。;莫西·D·。;Comerford,A。;Bolis,A。;罗科,G。;Mengaldo,G。;De Grazia,D。;雅科夫列夫,S。;伦巴第,J.-E。;Ekelschot,D.,计算。物理学。社区。,192, 205 (2015) ·Zbl 1380.65465号
[13] 莫西·D·。;坎特韦尔,C.D。;Bao,Y。;卡西内利,A。;卡斯蒂格利奥尼,G。;Chun,S。;朱达·E。;Kazemi,E。;拉克霍夫,K。;Marcon,J.,《计算机》。物理学。社区。,第249条,第107110页(2020年)
[14] 布莱克本,H。;Lee博士。;Albrecht,T。;辛格,J.,《计算》。物理学。社区。,245,第106804条pp.(2019)·Zbl 1515.65256号
[15] 班杰斯,W。;哈特曼,R。;Kanschat,G.,ACM翻译。数学。软质。,33(2007),24-es·Zbl 1365.65248号
[16] 加斯纳,G.J。;温特斯,A.R。;Kopriva,D.A.,J.计算。物理。,327, 39 (2016) ·Zbl 1422.65280号
[17] 辛登朗,F。;Gassner,G.J。;Altmann,C。;贝克,A。;Staudenmaier,M。;Munz,C.-D.,“高保真流动模拟”,Onera科学日。“高保真流模拟”,Onera科学日,计算机。流体,61,86(2012)·兹比尔1365.00056
[18] Ranocha,H。;Schlottke-Lakemper,M。;温特斯,A.R。;Faulhaber,E。;Chan,J。;Gassner,G.,程序。JuliaCon Conf.,177(2022)
[19] Schlottke-Lakemper,M。;温特斯,A.R。;Ranocha,H。;Gassner,G.J.,J.计算。物理。,442,第110467条pp.(2021)·Zbl 07513798号
[20] 威瑟登,F。;Farrington,A。;Vincent,P.,计算机。物理学。社区。,185, 3028 (2014) ·Zbl 1348.65005号
[21] Geuzaine,C。;Remacle,J.-F.,《国际数学家杂志》。方法工程,79,1309(2009)·Zbl 1176.74181号
[22] 福克,M。;Cheng,A。;Yates,K.,(《超级计算学报》,第99卷(1999)),5-33
[23] Kopriva,D.A.,HOHQMesh,高阶六边形网格
[24] 辛登朗,F。;博莱曼,T。;Munz,C.-D.,(IDIHOM:高阶方法的工业化——自上而下的方法(2015),施普林格),133-152
[25] Ahrens,J。;Geveci,B。;Law,C.(《可视化手册》,第717卷(2005))
[26] Ayachit,U.,《Paraview指南:并行可视化应用程序》(2015),Kitware,Inc。
[27] Kopriva,D.A.,《实施偏微分方程的谱方法》(2009),施普林格:施普林格荷兰·Zbl 1172.65001号
[28] Manzanero,J。;鲁比奥,G。;科普里瓦,D.A。;费雷尔,E。;Valero,E.,J.计算。物理。,第109363条第(2020)页
[29] Ferrer,E.,J.计算。物理。,348, 754 (2017) ·Zbl 1380.76018号
[30] Toro,E.,Riemann Solvers and Numerical Methods for Fluid Dynamics:A Practical Introduction(2009),施普林格-柏林-海德堡,URL·Zbl 1227.76006号
[31] 阿诺德·D·。;布雷齐,F。;Cockburn,B。;Marini,L.,SIAM J.数字。分析。,39, 1749 (2001)
[32] Ferrer,E.(2012),牛津大学:英国牛津大学,博士论文
[33] 费雷尔,E。;Willden,R.,第十届ICFD流体动力学数值方法会议系列(ICFD 2010)。第十届ICFD流体动力学数值方法会议系列(ICFD 2010),计算。流体,46,224(2011)
[34] 费雷尔,E。;Willden,R.H.,J.计算。物理。,231, 7037 (2012) ·Zbl 1284.35311号
[35] 贝克,A。;Bolemann,T。;弗拉德·D。;弗兰克·H。;加斯纳,G。;辛登朗,F。;Munz,C.,《国际数学家杂志》。液体方法,76,522(2014)
[36] 费希尔,T.C。;Carpenter,M.H.,J.计算。物理。,252, 518 (2013) ·Zbl 1349.65293号
[37] Carpenter,M.H。;费希尔,T.C。;尼尔森,E.J。;弗兰克尔,S.H.,SIAM J.科学。计算。,36,B835(2014)·Zbl 1457.65140号
[38] Manzanero,J。;鲁比奥,G。;费雷尔,E。;瓦莱罗,E。;科普里娃,D.A.,J.Sci。计算。,75, 1262 (2018) ·Zbl 1422.65263号
[39] 科普里瓦,D.A。;Gassner,G.J.,SIAM J.科学。计算。,36,文章A2076第(2014)页·Zbl 1303.65086号
[40] Gassner,G.J。;温特斯,A.R。;Kopriva,D.A.,J.计算。物理。,327, 39 (2016) ·Zbl 1422.65280号
[41] Gassner,G.J。;温特斯,A.R。;辛登朗,F.J。;科普里娃,D.A.,J.Sci。计算。,77, 154 (2018)
[42] 陈,T。;Shu,C.-W.,J.计算。物理。,345, 427 (2017) ·Zbl 1380.65253号
[43] 温特斯,A.R。;莫拉,R.C。;Mengaldo,G。;Gassner,G.J。;Walch,S。;佩罗,J。;Sherwin,S.J.,J.计算。物理。,372, 1 (2018) ·Zbl 1415.76461号
[44] Gassner,G.J.,SIAM J.科学。计算。,35,第A1233条pp.(2013)
[45] 温特斯,A.R。;科普里瓦,D.A。;Gassner,G.J。;Hindenlang,F.(计算流体动力学的高效高阶离散化(2021),Springer),117-196·Zbl 1472.76066号
[46] 陈,T。;舒,C.-W.,CSIAM Trans。申请。数学。,1, 1 (2020)
[47] Morinishi,Y.,J.计算。物理。,229, 276 (2010) ·Zbl 1375.76113号
[48] Ducros,F。;拉波特,F。;苏亚雷斯,T。;吉尼奥,V。;莫伊纳特,P。;Caruelle,B.,J.计算。物理。,161, 114 (2000) ·Zbl 0972.76066号
[49] 肯尼迪,C.A。;Gruber,A.,J.计算。物理。,227, 1676 (2008) ·Zbl 1290.76135号
[50] Pirozzoli,S.,J.计算。物理。,229, 7180 (2010) ·Zbl 1426.76485号
[51] Chandrashekar,P.,社区。计算。物理。,14, 1252-1286 (2013) ·Zbl 1373.76121号
[52] Chandrashekar,P.,J.计算。物理。,233, 527 (2013) ·Zbl 1286.65120号
[53] Manzanero,J。;鲁比奥,G。;科普里瓦,D.A。;费雷尔,E。;Valero,E.,J.计算。物理。,408,第109241条pp.(2020)·Zbl 07505602号
[54] 吉蒙德,J.-L。;夸塔佩勒,L.,J.计算。物理。,165167(2000年)·Zbl 0994.76051号
[55] Lodares,D。;Manzanero,J。;费雷尔,E。;Valero,E.,J.计算。物理。,455,第110998条pp.(2022)·Zbl 07518083号
[56] 恩图卡斯,G。;Manzanero,J。;鲁比奥,G。;瓦莱罗,E。;费雷尔,E.,J.计算。物理。,458,第111093条pp.(2022)·Zbl 07527720号
[57] 科普里瓦,D.A。;辛登朗,F.J。;Bolemann,T。;Gassner,G.J.,J.科学。计算。,79, 1389 (2019) ·Zbl 1448.76111号
[58] 科普里瓦,D.A。;伍德拉夫,S.L。;侯赛尼,M.Y.,《国际法学杂志》。方法工程,53,105(2002)·Zbl 0994.78020号
[59] Roy,C.(第47届AIAA航空航天科学会议,包括新视野论坛和航空航天博览会(2009年)),1302
[60] 弗雷泽,F。;鲁比奥,G。;De Vicente,J。;瓦莱罗,E.,Aerosp。科学。技术。,38, 76 (2014)
[61] 鲁比奥,G。;弗雷泽,F。;de Vicente,J。;瓦莱罗,E.,J.科学。计算。,57, 146 (2013) ·Zbl 1282.65125号
[62] 卢比奥,G。;弗雷斯,F。;科普里瓦,D.A。;瓦莱罗,E.,J.科学。计算。,64, 425 (2015) ·Zbl 1325.65138号
[63] 拉斯科夫斯基,W。;鲁比奥,G。;瓦莱罗,E。;Ferrer,E.,J.计算。物理。,451,第110883条pp.(2022)·Zbl 07517169号
[64] 恩图卡斯,G。;Manzanero,J。;鲁比奥,G。;瓦莱罗,E。;Ferrer,E.,J.计算。物理。,442,第110409条pp.(2021)·Zbl 07513792号
[65] Williamson,J.,J.计算。物理。,35, 48 (1980) ·Zbl 0425.65038号
[66] Carpenter,M.H。;Kennedy,C.A.(1994),NASA兰利研究中心,NASA报告TM 109112
[67] Joshi,S。;Hurtado-de Mendoza,A。;寇,J。;Puri,K。;赫希,C。;费雷尔,E.(WCCM-ECCOMAS2020(2021))
[68] 弗米尔,B。;北卡罗来纳州洛比。;Vincent,P.,J.计算机。物理。,383, 55 (2019) ·Zbl 1451.65112号
[69] Fidkowski,K.J。;Oliver,T.A。;卢,J。;Darmofal,D.L.,J.计算。物理。,207, 92 (2005) ·Zbl 1177.76194号
[70] 帕尔萨尼,M。;Van den Abeele,K。;拉科尔,C。;Turkel,E.,J.计算。物理。,229, 828 (2010) ·Zbl 1253.76029号
[71] Ghidoni,A。;科伦坡,A。;Bassi,F。;Rebay,S.,国际期刊数字。液体方法,75,134(2014)·Zbl 1455.65168号
[72] Bassi,F。;博蒂,L。;科伦坡,A。;Ghidoni,A。;Massa,F.,计算机。流体,118305(2015)·Zbl 1390.76833号
[73] 科尔曼,T.F。;Moré,J.J.,SIAM J.Numer。分析。,20, 187 (1983) ·Zbl 0527.65033号
[74] Gebremedhin,A.H。;Manne,F。;Pothen,A.,SIAM Rev.,47,629(2005)·Zbl 1076.05034号
[75] 泰勒,G.I。;Green,A.E.,程序。R.Soc.A,数学。物理学。工程科学。,158, 499-521 (1937)
[76] 莫拉,R.C。;Mengaldo,G。;佩罗,J。;Sherwin,S.J.,(偏微分方程的谱和高阶方法ICOSAHOM 2016(2017),Springer),161-173·Zbl 1388.76101号
[77] Manzanero,J。;费雷尔,E。;鲁比奥,G。;瓦莱罗,E.,计算。流体,200,第104440条pp.(2020)·Zbl 1519.76095号
[78] Bsc-Cns,Marenostrum网页
[79] 拉斯科夫斯基(2022),ETSIAE-UPM,博士论文
[80] Sagaut,P.,《不可压缩流的大涡模拟:导论》(2006),施普林格科学与商业媒体·Zbl 1091.76001号
[81] Oliver,T.A.(2008),麻省理工学院剑桥航空航天系,理工大学代表。
[82] Vassberg,J。;Dehaan,M。;河流,M。;Wahls,R.(第26届AIAA应用空气动力学会议(2008)),6919
[83] de Barros Ceze,M.A.(2013),密歇根大学博士论文
[84] 斯马戈林斯基,J.,Mon。《天气评论》,91、99(1963)
[85] Lilly,D.K.,周一。《天气评论》,93,11(1965)
[86] Nicoud,F。;Ducros,F.,《流动涡轮机》。库布斯特。,62, 183 (1999) ·Zbl 0980.76036号
[87] Vreman,A.,物理学。流体,16,3670(2004)·Zbl 1187.76543号
[88] Grinstein,F.F。;Margolin,L.G。;Rider,W.J.,隐式大涡模拟,第10卷(2007),剑桥大学出版社:剑桥大学出版社·Zbl 1135.76001号
[89] 加斯纳,G。;Kopriva,D.A.,SIAM J.科学。计算。,33, 2560 (2011) ·Zbl 1255.65089号
[90] 寇,J。;Le Clainche,S。;Ferrer,E.,J.计算。物理。,449,第110798条pp.(2022)·Zbl 07524794号
[91] Manzanero,J。;费雷尔,E。;鲁比奥,G。;瓦莱罗·E(2018)
[92] Manzanero,J。;鲁比奥,G。;费雷尔,E。;瓦莱罗,E.,SIAM J.科学。计算。,40,A747(2018)·兹比尔1453.65337
[93] 索兰·福斯特罗,P。;Navas-Montilla,A。;费雷尔,E。;Manzanero,J。;García-Navarro,P.,J.计算。物理。,435,第110246条pp.(2021)·Zbl 07503728号
[94] 弗拉德·D。;Gassner,G.,J.计算。物理。,350, 782 (2017) ·Zbl 1380.76019号
[95] Uranga,A。;佩尔松,P。;Drela,M。;佩雷尔,J.,《国际数学家杂志》。方法工程,87232(2011)·Zbl 1242.76085号
[96] 费雷尔,E。;Manzanero,J。;Rueda-Ramirez,A.M。;鲁比奥,G。;Valero,E.,(Sherwin,S.J.;Moxey,D.;Peiró,J.;Vincent,P.E.;Schwab,C.,《偏微分方程的谱和高阶方法》ICOSAHOM 2018(2020),Springer国际出版:Springer International Publishing Cham),477-487·Zbl 1462.65006号
[97] 费尔南德斯,P。;Nguyen,N。;Peraire,J.,J.计算。物理。,336, 308 (2017) ·Zbl 1375.76069号
[98] 费雷尔,E。;斋藤,N。;布莱克本,H。;Pullin,D.,计算。流体,191,第104239条pp.(2019)·Zbl 1519.76085号
[99] 沈J.,(1994年北京非线性发展方程与无穷动力系统研讨会论文集(1997),中山大学出版社:中山大学出版社),68-78
[100] 卡尼亚达基斯,G。;Sherwin,S.,《计算流体动力学的谱/hp元素方法》(2005),牛津科学出版物·Zbl 1116.76002号
[101] 费雷尔,E。;莫西·D·。;Willden,R.H.J。;Sherwin,S.J.,Commun。计算。物理。,16, 817-840 (2014)
[102] 卡恩,J.W。;Hilliard,J.E.和J.Chem。物理。,28, 258 (1958) ·Zbl 1431.35066号
[103] 艾伦,S.M。;Cahn,J.W.,金属学报。,20423年(1972年)
[104] Manzanero,J。;鲁比奥,G。;科普里瓦,D.A。;费雷尔,E。;Valero,E.,J.计算。物理。,403,第109072条pp.(2020)·Zbl 1453.65338号
[105] Manzanero,J。;雷东多,C。;鲁比奥,G。;费雷尔,E。;Rivero-Jiménez,Angel,计算机。流体,225,第104971条,第(2021)页·Zbl 1521.76353号
[106] 冯·米塞斯,R.,J.Aeronaut。科学。,17, 551 (1950)
[107] Guermond,J.L。;波波夫,B.,SIAM J.应用。数学。,74, 284 (2014) ·Zbl 1446.76147号
[108] Tadmor,E.,SIAM J.数字。分析。,26, 30 (1989) ·Zbl 0667.65079号
[109] Maday,Y。;卡伯,S.乌尔德;Tadmor,E.,SIAM J.数字。分析。,30, 321 (1993) ·Zbl 0774.65072号
[110] 莫拉·R。;Sherwin,S。;Peiro,J.,J.计算。物理。,307, 401 (2016) ·Zbl 1352.65362号
[111] 弗里德里希斯,K.O。;Lax,P.D.,程序。国家。阿卡德。科学。美国,681686(1971)·Zbl 0229.35061号
[112] Tadmor,E.,应用。数字。数学。,2, 211 (1986) ·兹比尔062576084
[113] 马特奥·加宾,A。;Manzanero,J。;Valero,E.,J.计算。物理。,471,第111618条pp.(2022)·Zbl 07605589号
[114] Frankel,A。;Pouransari,H。;科尔蒂,F。;Mani,A.,J.流体力学。,792, 869 (2016) ·兹比尔1381.76086
[115] Pouransari,H。;Mani,A.和J.Sol。能源工程,139(2017)
[116] Lele,S.K。;Nichols,J.W.,翻译。R.Soc.A,372(2014)
[117] 威廉姆斯,J.E.F。;霍金斯,D.L.,菲洛斯。事务处理。R.Soc.伦敦。序列号。A、 数学。物理学。科学。,264, 321 (1969) ·Zbl 0182.59205号
[118] Najafi-Yazdi,A。;布吕斯,G.A。;Mongeau,L.,程序。R.Soc.A,数学。物理学。工程科学。,467, 144 (2010)
[119] Ghorbanisl,G。;拉科尔,C.,J.Sound Vib。,331, 117 (2012)
[120] 加瑞克,I.E。;沃特金斯,C.E。;加里克,I.E。;Watkins,C.E.(1954),技术代表。
[121] Farasat,F.(2007),技术代表。
[122] Brentner,K.S。;Farasat,F.,项目。Aerosp.航空公司。科学。,39, 83 (2003)
[123] Lockard,D.(第八届AIAA/CEAS航空声学会议展览(2002),美国航空航天学会)
[124] 帕特森,R.W。;沃格特,P.G。;芬克,M.R。;Munch,C.L.,J.Aircr。,10, 296 (1973)
[125] Desquesnes,G。;特拉科尔,M。;Sagaut,P.,J.流体力学。,591, 155 (2007) ·Zbl 1125.76380号
[126] Peskin,C.S.,J.计算。物理。,10, 252 (1972) ·Zbl 0244.9202号
[127] Kim,W。;Choi,H.,Int.J.热流,75,301(2019)
[128] 寇,J。;de Mendoza,A.H。;Joshi,S。;Le Clainche,S。;Ferrer,E.,J.计算。物理。,449,第110817条pp.(2022)·Zbl 07524806号
[129] 寇,J。;Joshi,S。;de Mendoza,A.H。;Puri,K。;赫希,C。;Ferrer,E.,J.计算。物理。,448,第110721条pp.(2022)·兹比尔07516805
[130] 寇,J。;Ferrer,E.,J.计算。物理。,472,第111678条pp.(2023)
[131] 吴,Z。;赵,F。;Liu,X.,(ACM SIGGRAPH高性能图形研讨会论文集(2011)),71-78
[132] Giannenas,A.E。;北卡罗来纳州贝佩德里斯。;舒赫,F.N。;Laizet,S.,《流动湍流》。库布斯特。,109, 931 (2022)
[133] Manrique de Lara,F。;费雷尔,E.,计算机。流体,235,第105274条pp.(2022)·Zbl 1521.76325号
[134] Manrique de Lara,F。;Ferrer,E.(2022),arXiv预印本
[135] mfem,mfem:模块化有限元方法[软件]
[136] 安德森,R。;安德烈·J。;巴克,A。;Bramwell,J。;卡米尔,J.-S。;杜布雷夫,J.C.V。;Y.杜杜伊特。;费希尔,A。;科列夫,T。;Pazner,W.,计算。数学。申请。,81, 42 (2021) ·Zbl 1524.65001号
[137] Perea,D.H.(2022年)
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