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基于混合BDF的不可压缩MHD系统的二阶格式。 (英语) Zbl 1529.65074号

摘要:对于不可压缩MHD方程,我们提出了一个基于混合BDF和非线性项外推处理的全离散二阶时间格式。所提出的方案比具有额外标称计算时间的两步BDF更准确,并且仍然是稳定的。然后,给出了该方案的无条件稳定性、长时间稳定性和最优收敛速度。最后,通过与两步BDF格式在几个二维和三维数值实验中的比较,验证了数值结果。

MSC公司:

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
6500万06 含偏微分方程初值和初边值问题的有限差分方法
65N30型 含偏微分方程边值问题的有限元、Rayleigh-Ritz和Galerkin方法
65个B05 外推到极限,延期修正
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
65岁15岁 涉及PDE的初值和初边值问题的误差界
76瓦05 磁流体力学和电流体力学
76E25型 磁流体力学和电流体力学流动的稳定性和不稳定性
76M10个 有限元方法在流体力学问题中的应用
76M20码 有限差分方法在流体力学问题中的应用
35问题35 与流体力学相关的PDE

软件:

罗德斯
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参考文献:

[1] 亚当斯,RA;Fournier,JF,Sobolev spaces(2003),纽约:学术出版社,纽约·Zbl 1098.46001号
[2] 阿诺德,DN;布雷齐,F。;Fortin,M.,Stokes方程的稳定有限元,Calcolo,21,337-344(1984)·Zbl 0593.76039号 ·doi:10.1007/BF02576171
[3] 佐治亚州贝克;弗吉尼亚州Dougalis;Karakashian,OA,关于Navier-Stokes方程的高阶精确全离散Galerkin近似,数学。公司。,39, 160, 339-375 (1982) ·Zbl 0503.76038号 ·doi:10.1090/S0025-5718-1982-0669634-0
[4] 曹,C。;Wu,J.,3D MHD方程的两个正则性准则,J.Differ。等于。,248, 9, 2263-2274 (2010) ·Zbl 1190.35046号 ·doi:10.1016/j.jde.2009.09.020
[5] Çıbık,A.,Fatma,F.G.,松古尔。K.:用于多物理流的线性外推混合BDF方案的长期稳定性。国际期刊编号。分析。国防部。,2020, 17(1): 24-41 ·Zbl 07244676号
[6] Costabel,M。;多面体上的Dauge,M.,Maxwell和Lamé特征值,数学。方法。申请。科学。,22, 3, 243-258 (1999) ·Zbl 0918.35096号 ·doi:10.1002/(SICI)1099-1476(199902)22:3<243::AID-MMA37>3.0.CO;2-0
[7] Dahlquist,G.,线性多步方法的一个特殊稳定性问题,BIT-Numer。数学。,3, 1, 27-43 (1963) ·Zbl 0123.11703号 ·doi:10.1007/BF01963532
[8] Dahlquist,G.,G-稳定性等同于A-稳定性,BIT-Numer。数学。,18, 384-401 (1978) ·Zbl 0413.65057号 ·doi:10.1007/BF01932018
[9] Davidson,P.,《磁流体力学导论》(2001),剑桥:剑桥大学出版社,剑桥·Zbl 0974.76002号 ·doi:10.1017/CBO9780511626333
[10] 德卡里亚,V。;莱顿,W。;Zhao,H.,《流体流动问题的时间精确自适应离散化》,《国际数值杂志》。分析。国防部。,17, 2, 254-280 (2020) ·Zbl 07244844号
[11] 丁,Q。;毛,SP;Sun,J.,非稳态磁流体动力系统H(div)协调方法的误差估计,高级计算。数学。,48, 55 (2022) ·Zbl 1498.76052号 ·doi:10.1007/s10444-022-09964-0
[12] 高,H。;邱伟,动力学不可压缩磁流体动力学方程的半隐式能量守恒有限元方法,计算。方法应用。机械。工程,346,982-1001(2019)·Zbl 1440.76061号 ·doi:10.1016/j.cma.2018.09.037
[13] Galdi,GP,《Navier-Stokes方程数学理论导论》(2011),纽约:稳态问题。施普林格,纽约·Zbl 1245.35002号 ·数字对象标识代码:10.1007/978-0-387-09620-9
[14] Gerbeau,JF,不可压缩磁流体动力学方程的稳定有限元方法,数值。数学。,87, 1, 83-111 (2000) ·Zbl 0988.76050号 ·doi:10.1007/s002110000193
[15] Gerbeau,J.F.,Le,Bris,C.,Lelièvre,T.:液态金属磁流体动力学的数学方法。牛津大学出版社,牛津(2006)·Zbl 1107.76001号
[16] Girault,V。;Raviart,PA,Navier-Stokes方程的有限元方法:理论和算法(1986),纽约:Springer,纽约·兹伯利0585.65077 ·doi:10.1007/978-3-642-61623-5
[17] 格雷夫,C。;李,D。;Schötzau,D.,《不可压缩磁流体力学中具有精确无发散速度的混合有限元方法》,计算。方法应用。机械。工程,199,45-48,2840-2855(2010)·Zbl 1231.76146号 ·doi:10.1016/j.cma.2010.05.007
[18] Gunzburger,医学博士;梅尔,AJ;Peterson,JS,关于定常不可压缩磁流体动力学方程解的存在唯一性和有限元近似,数学。公司。,56, 523-563 (1991) ·Zbl 0731.76094号 ·doi:10.1090/S0025-5718-1991-1066834-0
[19] 海尔,E。;Wanner,G.,《求解常微分方程》(2002),柏林:刚性和微分代数问题。施普林格出版社,柏林·Zbl 0729.65051号
[20] 哈斯勒,美国。;Schneebeli,A。;Schötzau,D.,基于加权正则化的不可压缩MHD问题的混合有限元近似,应用。数字。数学。,51, 1, 19-45 (2004) ·Zbl 1126.76341号 ·doi:10.1016/j.apnum.2004.02.005
[21] He,Y.,三维不可压缩MHD方程Euler半隐式格式的无条件收敛,IMA J.Numer。分析。,35, 2, 767-801 (2015) ·兹比尔1312.76061 ·doi:10.1093/imanum/dru015
[22] 他,C。;Wang,Y.,关于磁流体动力学方程弱解的正则性准则,J.Differ。等于。,238, 1, 1-17 (2007) ·Zbl 1220.35117号 ·doi:10.1016/j.jde.2007.03.023
[23] 希特迈尔,R。;李,L。;Mao,S.,磁流体动力学方程的完全无发散有限元方法,数学。国防部。方法。申请。科学。,28, 4, 659-695 (2018) ·兹比尔1393.65031 ·doi:10.1142/S0218202518500173
[24] Houston,P.,Schötzau,D.,Wei,X.:线性化不可压缩磁流体力学的混合DG方法。科学杂志。计算。,2209, 40: 281-314 ·Zbl 1203.76083号
[25] Huang,PZ,基于修正方法的非平稳不可压缩磁流体动力系统的有限元算法,Mediter。数学杂志。,19, 113 (2022) ·Zbl 1487.65150号 ·doi:10.1007/s00009-022-02027-0
[26] Jiang,N.,基于混合后向微分公式时间步长方案的含时Navier-Stokes方程二阶系综方法,Numer。方法。第部分。差异方程式。,33, 1, 34-61 (2017) ·兹比尔1469.76074 ·doi:10.1002/num.22070
[27] 科勒姆,A。;黄,PZ,稳态热耦合不可压缩磁流体力学流动的Arrow-Hurwicz迭代有限元法,科学杂志。计算。,92, 11 (2022) ·Zbl 1492.65315号 ·doi:10.1007/s10915-022-01867-年
[28] 林,F。;徐,L。;Zhang,P.,二维不可压缩MHD系统的整体小解,J.Differ。等于。,259, 10, 5440-5485 (2015) ·Zbl 1321.35138号 ·doi:10.1016/j.jd.2015.06.034
[29] 林,F。;Zhang,P.,《MHD型系统的全球小型解决方案:三维案例》,Comm.Pure Appl。数学。,67, 4, 531-580 (2014) ·Zbl 1298.35153号 ·doi:10.1002/cpa.21506
[30] 刘,S。;黄,P。;He,Y.,《不可压缩MHD系统BDF-Galerkin有限元法的最佳误差估计》,J.Math。分析。申请。,515, 2 (2022) ·Zbl 1493.65156号 ·doi:10.1016/j.jmaa.2022.126460
[31] 卢,X。;Huang,PZ,2D/3D非定常不可压缩磁流体动力学方程的模梯度稳定化,J.Sci。计算。,82, 1, 1-24 (2020) ·Zbl 1448.76195号 ·doi:10.1007/s10915-019-01114-x
[32] Lu,X.,Huang,P.Z.,He,Y.N.:2D/3D非定常不可压缩磁流体动力学-Voigt正则化流的全离散有限元近似。离散连续。动态。系统-序列号。B、 2021年,26:815-845·Zbl 1465.65102号
[33] 马,HM;Huang,PZ,含时不可压缩磁流体力学流动的矢量投影方法,计算。数学。申请。,120, 28-44 (2022) ·Zbl 1524.76521号
[34] Moreau,R.,《磁流体动力学》(1990),多德雷赫特:Kluwer学术出版社,多德雷赫特·兹比尔0714.76003 ·doi:10.1007/978-94-015-7883-7
[35] 尼尔森,EJ;Jones,WT,使用含时伴随方法的主动流量控制系统的集成设计,数学。模型。自然现象。,6, 3, 141-165 (2011) ·兹比尔1220.35123 ·doi:10.1051/mmnp/20116306
[36] Nyukhtikov,M。;北斯迈洛娃。;比利时米切尔;霍尔姆,DG;霍尔,KC;基尔布,RE;Thomas,JP,用于时间精确Navier-Stokes计算的优化双时间步进技术,非定常空气动力学(2006),Dordrecht:涡轮机械的气动声学和气动弹性。多德雷赫特·施普林格
[37] 牧师,ER;Hood,AW,《太阳系磁流体动力学进展》(1991),剑桥:剑桥大学出版社,剑桥
[38] Prohl,A.:非平稳不可压缩磁流体动力学系统的收敛有限元离散。M2AN数学。模型。数字。分析。,2008, 42(6): 1065-1087 ·Zbl 1149.76029号
[39] Ravindran,SS,与Soret对流相关的Navier-Stokes型系统的混合三步后向微分公式时间步进方案分析,Numer。功能。分析。最佳。,36, 658-686 (2015) ·兹比尔1320.76074 ·doi:10.1080/01630563.2015.1013555
[40] 荣,Y。;Hou,Y。;Zhang,Y.,简化磁流体力学流动二阶算法的数值分析,高级计算。数学。,43, 4, 823-848 (2017) ·兹比尔1433.76091 ·doi:10.1007/s10444-016-9508-6
[41] Schötzau,D.,固定不可压缩磁流体力学的混合有限元方法,数值。数学。,96, 4, 771-800 (2004) ·Zbl 1098.76043号 ·doi:10.1007/s00211-003-0487-4
[42] Sermange,M。;Temam,R.,与MHD方程相关的一些数学问题,Comm.Pure。申请。数学。,36, 5, 635-664 (1983) ·Zbl 0524.76099号 ·doi:10.1002/cpa.3160360506
[43] Shen,J.,完全离散非线性Galerkin方法的长时间稳定性和收敛性,应用。分析。,38, 4, 201-229 (1990) ·Zbl 0684.65095号 ·网址:10.1080/00036819008839963
[44] Vatsa,V.N.,Carpenter,M.H.,Lockard,D.P.:非恒定流应用中优化二阶后向差分(BDF2OPT)方案的重新评估。第48届AIAA航空航天科学会议,2010年,122
[45] Wacker,B。;阿恩特,D。;Lube,G.,线性化不可压缩磁流体力学的基于节点的局部投影稳定有限元方法,计算。方法应用。机械。工程,302170-192(2016)·Zbl 1423.76284号 ·doi:10.1016/j.cma.2016.01.004
[46] Wang,L。;Li,J.等人。;Huang,PZ,基于有限元法的二维/三维定常不可压缩磁流体动力学的高效两级算法,国际通讯。热质传递。,98, 183-190 (2018) ·doi:10.1016/j.icheatmassstransfer.2018.02.019
[47] Wiedmer,M.,磁流体动力学方程的有限元近似,数学。公司。,69, 229, 83-101 (2000) ·Zbl 0944.76039号 ·doi:10.1090/S0025-5718-99-01146-1
[48] 杨,JJ;Mao,SP,不可压缩MHD方程的二阶完全解耦无条件能量稳定有限元算法,应用。数学。莱特。,121 (2021) ·Zbl 1524.76530号 ·doi:10.1016/j.aml.2021.107467
[49] 张,GD;He,YN,非定常MHD方程的解耦格式II:有限元离散化和数值实现,计算。数学。申请。,69, 1390-1406 (2015) ·Zbl 1443.65232号
[50] 张,GD;他,YN;Zhang,Y.,静止不可压缩磁流体动力学的流线扩散有限元方法,数值。方法。第部分。不同。设备。,30, 6, 1877-1901 (2014) ·Zbl 1446.76188号 ·doi:10.1002/num.21882
[51] Zhang,Y。;Hou,Y。;Shan,L.,磁流体力学流Crank-Nicolson外推时间离散格式的数值分析,数值。方法。部分。差异方程式。,31, 6, 2169-2208 (2015) ·Zbl 1331.76075号 ·doi:10.1002/num.21989
[52] 张,GD;杨,J。;Bi,C.,MHD方程的二阶无条件收敛和能量稳定线性化格式,高级计算。数学。,44, 2, 505-540 (2018) ·Zbl 1388.76159号 ·doi:10.1007/s10444-017-9552-x
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