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二维笛卡尔网格上理想可压缩MHD的熵稳定有限体积格式。 (英语) Zbl 1381.76213号

摘要:我们提出了二维笛卡尔网格上理想可压缩磁流体力学(MHD)方程的有限体积格式。利用Godunov提出的方程的对称化形式,将半离散格式构造为熵稳定格式。我们首先构造了一个熵守恒格式,给出了该格式的充分条件,并导出了满足该条件的数值通量。其次,遵循一个标准过程,我们通过使用熵变量中的跳跃来添加耗散通量项,从而使方案熵稳定。构造了一个保持一阶格式熵稳定性的半离散高分辨率格式。我们在几个标准MHD测试用例上证明了这个新方案的稳健性。

MSC公司:

76个M12 有限体积法在流体力学问题中的应用
6500万08 含偏微分方程初值和初边值问题的有限体积法
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平方米 偏微分方程初值和初边值问题的线法
76N15型 气体动力学(一般理论)
76周05 磁流体力学和电流体力学
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全文: 内政部

参考文献:

[1] D.S.Balsara,{磁场无散度重建和
!世界卫生组织磁流体力学方案},J.Compute。物理。,228(2009),第5040-5056页·Zbl 1280.76030号
[2] D.S.Balsara、T.Rumpf、M.Dumbser和C.-D.Munz,《流体力学和无发散磁流体力学的高效、高精度ADER-WENO格式》,J.Compute。物理。,228(2009),第2480-2516页·Zbl 1275.76169号
[3] D.S.Balsara和D.S.Spicer,{使用高阶Godunov磁通确保磁流体动力学模拟中螺线管磁场的交错网格算法},J.Compute。物理。,149(1999),第270-292页·兹伯利0936.76051
[4] T.Barth,{非结构网格上气体动力系统的数值方法},《守恒定律理论和数值最新发展简介》,Kroner、Ohlberger和Rohde编辑,Lect。注释计算。科学。《工程师5》,施普林格-弗拉格出版社,柏林,1998年,第198-285页。
[5] T.J.Barth,{关于对合在Maxwell和磁流体动力学系统间断Galerkin离散化中的作用},《相容空间离散化》,IMA卷数学。申请。142,Springer-Verlag,纽约,2006年·Zbl 1135.78008号
[6] F.Bouchut、C.Klingenberg和K.Waagan,{基于弛豫的理想磁流体力学的多波近似黎曼解算器。I:理论框架},数值。数学。,108(2007),第7-42页·Zbl 1126.76034号
[7] F.Bouchut、C.Klingenberg和K.Waagan,{it基于松弛的理想磁流体力学的多波近似黎曼解算器II:用(3)和(5)波}的数值实现,Numer。数学。,115(2010年),第647-679页·兹比尔1426.76338
[8] J.Brackbill和D.Barnes,《非零(div(B))对磁流体动力学方程数值解的影响》,J.Compute。物理。,35(1980年),第426-430页·Zbl 0429.76079号
[9] M.Brio和C.C.Wu,{理想磁流体动力学方程的迎风差分格式},J.Compute。物理。,75(1988),第400-422页·Zbl 0637.76125号
[10] P.Chandrashekar,{可压缩Euler和Navier-Stokes方程的动能守恒和熵稳定有限体积格式},Commun。计算。物理。,14(2013),第1252-1286页·兹比尔1373.76121
[11] W.Dai和P.R.Woodward,《理想磁流体力学的近似黎曼解算器》,J.Compute。物理。,111(1994),第354-372页·Zbl 0797.76052号
[12] A.Dedner、F.Kemm、D.Kroöner、C.-D.Munz、T.Schnitzer和M.Wesenberg,《MHD方程的双曲散度清理》,J.Comp。物理。,175(2002),第645-673页·Zbl 1059.76040号
[13] C.R.Evans和J.F.Hawley,{磁流体动力学流动的模拟-约束传输方法},天体物理学。J.,332(1988),第659-677页。
[14] L.C.Evans,{偏微分方程},Gra。数学研究生。,美国数学学会,普罗维登斯,RI,2010年·Zbl 1194.35001号
[15] M.Fey和M.Torrilhon,《无辐散平流的约束输送迎风方案》,摘自《双曲型问题:理论、数值、应用》,T.Hou和E.Tadmor编辑,Springer,Berlin,2003年,第529-538页·Zbl 1134.76394号
[16] 美国Fjordholm、S.Mishra和E.Tadmor,{守恒定律系统的任意高阶精确熵稳定基本非振荡格式},SIAM数值分析杂志,50(2012),第544-573页·Zbl 1252.65150号
[17] 美国Fjordholm、S.Mishra和E.Tadmor,《不连续地形浅水方程的井平衡和能量稳定格式》,J.Compute。物理。,230(2011年),第5587-5609页·Zbl 1452.35149号
[18] T.Gallouet和J.M.Masella,《关于一个粗略的戈杜诺夫计划》,C.R.,Paris Ser。一、 323(1996),第77-84页·Zbl 0856.76045号
[19] T.A.Gardiner和J.M.Stone,《通过约束传输实现理想MHD的非分裂Godunov方法》,J.Compute。物理。,205(2005),第509-539页·Zbl 1087.76536号
[20] E.Godlewski和P.-A.Raviart,{双曲守恒律系统},椭圆,巴黎,1991年·Zbl 0768.35059号
[21] E.Godlewski和P.-A.Raviart,{双曲守恒律系统的数值逼近},Springer,纽约,1996年·兹比尔0860.65075
[22] S.K.Godunov,《磁流体动力学方程的对称形式》,载于《解决连续介质力学问题的数值方法》,NASA-TT F-6671972年技术报告。
[23] K.F.Gurski,{理想磁流体力学的HLLC型近似黎曼解算器},SIAM科学计算杂志,25(2004),第2165-2187页·Zbl 1133.76358号
[24] C.Helzel、J.A.Rossmanith和B.Taetz,{\it 3D理想磁流体动力学方程的一种不夸张的约束输运方法},J.Comput。物理。,230(2011),第3803-3829页·Zbl 1369.76061号
[25] F.Ismail和P.L.Roe,{负担得起,熵一致的Euler通量函数II:冲击下的熵产生},J.Compute。物理。,228(2009),第5410-5436页·Zbl 1280.76015号
[26] P.Janhunen,{基于HLL和ROE方法的磁流体力学正守恒方法},J.Compute。物理。,160(2000),第649-661页·Zbl 0967.76061号
[27] C.Klingenberg和K.Waagan,理想MHD方程的松弛解算器-综述,数学学报。科学。,30(2010年),第621-632页·Zbl 1240.35355号
[28] P.G.LeFloch、J.M.Mercier和C.Rohde,{完全离散,任意阶熵守恒格式},SIAM数值分析杂志,40(2002),1968-1992页·Zbl 1033.65073号
[29] F.Li和C.W.Shu,{磁流体动力学方程的无局部发散间断Galerkin方法},科学杂志。公司。,22-23(2005),第413-442页·Zbl 1123.76341号
[30] F.Li和L.Xu,{理想MHD方程的任意阶无发散中心间断Galerkin方法},J.Compute。物理。,231(2012),第2655-2675页·Zbl 1427.76135号
[31] P.Londrilo和L.D.Zanna,{多维磁流体力学的高阶迎风格式},天体物理学。J.,530(2000),第508-524页。
[32] S.A.Orszag和C.-M.Tang,{二维磁流体力学湍流的小尺度结构},流体力学杂志。,90(1979年),第129-143页。
[33] K.Powell,{磁流体动力学的近似Riemann解算器(适用于多个维度)},《技术94-24》,ICASE,NASA Langley,1994年。
[34] P.L.Roe,{近似黎曼解算器,参数向量和差分格式},J.Compute。物理。,43(1981年),第357-372页·Zbl 0474.65066号
[35] P.L.Roe,{负担得起的熵一致通量函数},第十一届双曲型问题国际会议:理论、数值和应用,里昂,口头报告,2006年。
[36] P.L.Roe和D.S.Balsara,《磁流体动力学本征系统注释》,SIAM应用数学杂志,56(1996),第57-67页·Zbl 0845.35092号
[37] J.A.Rossmanith,{磁流体力学流动的非聚集、高分辨率约束传输方法},SIAM J.Sci。计算。,28(2006),第1766-1797页·兹比尔1344.76092
[38] J.A.Rossmanith,{理想MHD全局无散度约束传输的高阶间断Galerkin有限元方法},预印本,burlarXiv:1310.4251v12013。
[39] D.Ryu和T.Jones,《天体物理学中的数值磁流体动力学:一维流的算法和测试》,《天体物理》。J.,442(1995),第228-258页。
[40] D.Ryu、F.Miniati、T.W.Jones和A.Frank,{\it多维磁流体动力学流的无发散逆风代码},天体物理学。J.,509(1998),第244-255页。
[41] C.-W.Shu和S.Osher,{本质上非振荡冲击捕获方案的有效实现},J.Compute。《物理学》,77(1988),第439-471页·Zbl 0653.65072号
[42] E.Tadmor,{守恒定律系统熵稳定格式的数值粘性。}I,数学。公司。,49(1987),第91-103页·Zbl 0641.65068号
[43] E.Tadmor,{非线性守恒律差分逼近及相关时间相关问题的熵稳定性理论},Acta Numer。,12(2004年),第451-512页·Zbl 1046.65078号
[44] Q.Tang、A.Christlieb、Y.Guclu和J.Rossmanith,《2013年抽象IEEE国际等离子体科学会议论文集》,Curran,Red Hook,NY,2013,第623页。第1-1页。
[45] M.Torrilhon,{理想磁流体力学黎曼问题的精确解和唯一条件},技术。报告,2002-06,应用数学研讨会,苏黎世联邦理工学院,2002年。
[46] M.Torrilhon,{理想磁流体力学黎曼问题的唯一性条件},J.等离子体物理。,69(2003),第253-276页。
[47] G.Toth,{它冲击捕获磁流体力学代码中的(div(B)=0)约束},J.Compute。物理。,161(2000),第605-652页·Zbl 0980.76051号
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