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使用局部间断Galerkin公式求解扩散方程的任意阶谱体积法。 (英语) Zbl 1529.65096号

摘要:本文利用局部间断Galerkin公式离散粘性通量,提出并研究了扩散方程的两种任意阶谱体积(SV)格式。该方案的基本思想是先将扩散方程改写为等效的一阶系统,然后使用SV方法求解该系统。SV方案是通过使用底层网格子区间中的高斯点或Radau点构造控制体来设计的,这导致了两种SV方案,分别称为LSV和RSV方案。对基于交流通量的线性扩散方程进行了稳定性分析,并对精确解和辅助变量建立了最优误差估计。此外,给出了严格的数学证明,证明了当应用于常数扩散问题时,所提出的RSV方法与标准LDG方法是相同的。数值实验证明了这两种SV格式对线性和非线性扩散方程的稳定性、准确性和性能。

MSC公司:

65M70型 偏微分方程初值和初边值问题的谱、配置及相关方法
65M60毫米 涉及偏微分方程初值和初边值问题的有限元、Rayleigh-Ritz和Galerkin方法
65升06 常微分方程的多步、Runge-Kutta和外推方法
65N30型 含偏微分方程边值问题的有限元、Rayleigh-Ritz和Galerkin方法
65纳米35 偏微分方程边值问题的谱、配置及相关方法
65岁15岁 涉及PDE的初值和初边值问题的误差界
65个M12 含偏微分方程初值和初边值问题数值方法的稳定性和收敛性

软件:

LDG2型
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: 内政部

参考文献:

[1] D.N.Arnold,一种具有间断单元的内部惩罚有限元方法。SIAM J.数字。分析。19 (1982) 742-760. ·Zbl 0482.65060号
[2] C.E.Baumann和J.T.Oden,对流扩散问题的间断hp有限元方法。计算。方法应用。机械。工程175(1999)311-341·Zbl 0924.76051号 ·doi:10.1016/S0045-7825(98)00359-4
[3] W.Cao和Q.Zou,一维线性标量双曲方程的谱体积方法分析。科学杂志。计算。90 (2022) 1-29. ·Zbl 1481.65206号
[4] P.Castillo、B.Cockburn、I.Perugia和D.Schötzau,椭圆问题局部间断Galerkin方法的先验误差分析。SIAM J.数字。分析。38 (2000) 1676-1706. ·Zbl 0987.65111号
[5] B.Cockburn和C.-W.Shu,TVB Runge-Kutta局部投影非连续Galerkin守恒有限元法,II:一般框架。数学。公司。52 (1989) 411-435. ·兹伯利0662.65083
[6] B.Cockburn和C.-W.Shu,守恒定律的Runge-Kutta间断Galerkin方法,V:多维系统。J.计算。物理学。141 (1998) 199-224. ·兹伯利0920.65059 ·doi:10.1006/jcph.1998.5892
[7] B.Cockburn和C.-W.Shu,含时对流扩散系统的局部间断Galerkin方法。SIAM J.数字。分析。35 (1998) 2440-2463. ·Zbl 0927.65118号
[8] B.Cockburn、G.Karniadakis和C.W.Shu,《间断Galerkin方法的发展》。施普林格-柏林-海德堡(2000)。
[9] B.Cockburn、G.Kanschat和D.Schotzau,不可压缩Navier-Stokes方程的局部保守LDG方法。数学。计算。74 (2005) 1067-1095. ·Zbl 1069.76029号
[10] S.K.Godunov,流体动力学方程间断解数值计算的有限差分方法。Mat.Sb.47(1959)271·Zbl 0171.46204号
[11] P.Houston、C.Schwab和E.Suli,对流-扩散-反应问题的间断hp-有限元方法。SIAM J.数字。分析。39 (2002) 2133-2163. ·Zbl 1015.65067号
[12] R.Kannan,用于求解包含高空间导数项的方程的高阶谱体公式:使用LDG离散程序对三阶导数空间项进行公式化和分析。Commun公司。计算。物理学。10 (2011) 1257-1279. ·Zbl 1388.65079号 ·doi:10.4208/cicp.070710.100111a
[13] P.Kannan和Z.J.Wang,P-多重网格谱体Navier-Stokes解算器粘性通量公式的研究。科学杂志。计算。41 (2009) 165-199. ·Zbl 1203.65160号
[14] R.Kannan,Z.J.Wang,高阶谱体积法的直接间断Galerkin(DDG)粘性通量格式。计算。《流体》39(2010)2007-2021·Zbl 1245.76090号 ·doi:10.1016/j.compfluid.2010.07.006
[15] R.Kannan和Z.J.Wang,LDG2:光谱体积法LDG通量公式的变体。科学杂志。计算。46 (2011) 314-328. ·Zbl 1259.76037号
[16] H.Liu和J.Yan,扩散问题的直接间断Galerkin(DDG)方法。SIAM J.数字。分析。47 (2009) 675-698. ·兹比尔1189.65227
[17] Y.Liu,M.Vinokur和Z.Wang,非结构网格上守恒定律的谱(有限)体积法V:扩展到三维系统。J.计算。物理学。212 (2006) 454-472. ·Zbl 1085.65099号 ·doi:10.1016/j.jcp.2005.06.024
[18] J.T.Oden、I.Babuška和C.E.Baumann,对流扩散问题的间断hp有限元方法。J.计算。物理学。146 (1998) 491-519. ·兹比尔0926.65109 ·doi:10.1006/jcph.1998.6032
[19] J.Peraire和P.-O.Persson,椭圆问题的紧间断Galerkin(CDG)方法。SIAM J.科学。计算。30 (2008) 1806-1824. ·Zbl 1167.65436号
[20] R.Raghavendra,使用内罚公式求解包含三阶空间导数的方程的高阶谱体积法。CFD信函。3 (2011) 74-88.
[21] 孙勇和王振华,非结构化网格中标量和系统守恒定律的间断Galerkin和谱体积方法的评估。国际期刊数字。方法。《流体》45(2004)819-838·Zbl 1085.76547号 ·doi:10.1002/fld.726
[22] 孙毅,王振华,刘毅,非结构网格守恒定律的谱(有限)体积法。六、 粘性流延伸。J.计算。物理学。215 (2006) 41-58. ·Zbl 1140.76381号 ·doi:10.1016/j.jcp.2005.10.019
[23] 孙毅,王振华,刘毅,非结构六面体网格上Navier-Stokes方程的高阶多域谱差分方法。Commun公司。计算。物理学。2 (2007) 310-333. ·Zbl 1164.76360号
[24] K.Van den Abeele和C.Lacor,2D光谱体积法的准确性和稳定性研究。J.计算。物理学。226 (2007) 1007-1026. ·Zbl 1124.65100号 ·doi:10.1016/j.jcp.2007.05.004
[25] K.Van den Abeele,C.Lacor和Z.Wang,关于光谱体积法和光谱差分法之间的联系。四、 扩展到二维系统。J.计算。物理学。227 (2007) 877-885. ·Zbl 1134.65075号 ·doi:10.1016/j.jcp.2007.08.030
[26] K.Van den Abeele,T.Broeckhoven和C.Lacor,一维谱体方法的色散和耗散特性及其在p-多重网格算法中的应用。J.计算。物理学。224 (2007) 616-636. ·Zbl 1120.65330号 ·doi:10.1016/j.jp.2006.10.022
[27] K.Van den Abeele、G.Ghorbanisl、M.Parsani和C.Lacor,四面体网格上光谱体积法的稳定性分析。J.计算。物理学。228 (2009) 257-265. ·Zbl 1161.65079号 ·doi:10.1016/j.jcp.2008.10.011
[28] M.F.Wheeler,带内部惩罚的椭圆配置有限元方法。SIAM J.数字。分析。15 (1978) 152-161. ·兹伯利0384.6058
[29] Z.Wang,非结构网格上守恒定律的谱(有限)体积法:基本公式。J.计算。物理学。178 (2002) 210-251. ·Zbl 0997.65115号 ·doi:10.1006/jcph.2002.7041
[30] Z.Wang和Y.Liu,非结构网格上守恒定律的谱(有限)体积法。二、。扩展到二维标量方程。J.计算。物理学。179 (2002) 665-697. ·Zbl 1006.65113号 ·doi:10.1006/jcph.2002.7082
[31] Z.Wang和Y.Liu,非结构网格上守恒定律的谱(有限)体积法。三、 一维系统和分区优化。科学杂志。计算。20 (2004) 137-157. ·Zbl 1097.65100号
[32] Z.Wang,L.Zhang和Y.Liu,非结构网格上守恒定律的谱(有限)体积法。四、 扩展到二维系统。J.计算。物理学。194 (2004) 716-741. ·Zbl 1039.65072号 ·doi:10.1016/j.jcp.2003.09.012
[33] J.Yan,求解含时对流扩散方程的一种新的非对称间断Galerkin方法。科学杂志。计算。54 (2013) 663-683. ·Zbl 1269.65102号
[34] 张明(M.Zhang)和舒(C.-W.Shu),间断伽辽金(Galerkin)方法和谱有限体积方法的分析和比较。计算。《流体》34(2005)581-592·Zbl 1138.76391号 ·doi:10.1016/j.compfluid.2003.05.006
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