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关于有界域上Navier-Stokes方程对湍流的近似。 (英语) Zbl 1509.35221号

小结:Navier-Stokes-(alpha)方程属于大涡模拟(LES)模型家族,其基本思想是捕捉小尺度对大尺度的影响,而无需计算流动中的所有范围。常数(α)是一个状态流量参数,其尺寸最小,可由模型解析。因此,当α=0时,可以恢复粘性、不可压缩牛顿流体流动的经典Navier-Stokes方程。此外,Navier-Stokes-(alpha)方程也可以解释为Navier-Stokes方程的正则化,其中,(alpha\)代表正则化参数。
本文首先利用Helmholtz算子的Leray正则化方法,在无滑移边界条件的有界区域上给出了Navier-Stokes-(alpha)方程。然后,我们研究了将Navier-Stokes-(alpha)方程的Galerkin逼近行为与无滑移边界条件的有界区域上Navier-Stokes方程解的Galergin逼近行为相联系的问题。Galerkin方法是通过使用与Stokes算子相关的本征函数来实现的。我们将推导根据状态参数(α)和特征值测量的局部和全局实时误差估计。特别是,为了获得全局实时误差估计,我们将使用Navier-Stokes方程解在L^2范数下的稳定性概念。

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35问题35 与流体力学有关的偏微分方程
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
第76天05 不可压缩粘性流体的Navier-Stokes方程
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参考文献:

[1] 陈,S。;Foias,C。;霍尔姆,D.D。;奥尔森,E。;Titi,E.S。;Wynne,S.,Camassa-Holm方程作为湍流渠道和管道流动的闭合模型,Phys。修订稿。,81, 24, 5338-5341 (1998) ·Zbl 1042.76525号
[2] 陈,S。;福亚斯,C。;霍尔姆,D.D。;奥尔森,E。;Titi,E.S。;Wynne,S.,《Camassa-Holm方程与渠道和管道中湍流之间的联系》,Phys。流体,11,8,49-65(1999)·Zbl 1194.76069号
[3] 陈,S。;Foias,C。;霍尔姆,D.D。;奥尔森,E。;Titi,E.S。;Wynne,S.,《Camassa-Holm方程和湍流》,《物理学D》,133,49-65(1999)·Zbl 1194.76069号
[4] Cheskidov,A。;霍尔姆,D.D。;奥尔森,E。;Titi,E.S.,关于勒雷-(阿尔法)湍流模型,Roy。Soc.,461,629-649(2005)·Zbl 1145.76386号
[5] 伊林,A.A。;Lunasin,E.M。;S.Titi,E.,修正的Leray-(alpha)湍流亚网格尺度模型,非线性,19,4,879-897(2006)·Zbl 1106.35050号
[6] Smagorinsky,J.,《原始方程的一般循环实验》,第一部分:基础实验,《Wea月刊》。修订版,91,99-152(1963)
[7] Kraichnan,R.H.,二维和三维涡流粘度,J.Atmos。科学。,33, 1521-1536 (1976)
[8] 休斯·T·J·R。;Mazzei,L。;奥伯莱,A。;Wray,A.,《大涡模拟的多尺度公式:均匀各向同性湍流的衰减》,Phys。流体,13,505-512(2001)·Zbl 1184.76236号
[9] 休斯·T·J·R。;奥贝拉伊,A。;Mazzei,L.,用变分多尺度方法对湍流通道流动进行大涡模拟,Phys。流体,131784-1799(2001)·Zbl 1184.76237号
[10] 休斯·T·J·R。;Mazzei,L。;Jensen,K.E.,大涡模拟和变分多尺度方法,计算。视觉。科学。,3, 47-59 (2000) ·Zbl 0998.76040号
[11] 霍尔姆医学博士。;Marsden,J.E。;Ratiu,T.S.,Euler-Poincaré方程和半直积及其在连续统理论中的应用,高级数学。,137, 1-81 (1998) ·Zbl 0951.37020号
[12] 霍尔姆医学博士。;Marsden,J.E。;Ratiu,T.S.,具有非线性色散的理想流体的Euler-Poincaré模型,Phys。修订稿。,80, 4173-4176 (1998)
[13] Marsden,J.E。;Shkoller,S.,有界区域上拉格朗日平均Navier-Stokes(LANS-(alpha))方程的全局适定性。《物理科学中的拓扑方法》(伦敦,2000年),R.Soc.Lond。菲洛斯。事务处理。序列号。数学。物理学。工程科学。,359, 1784, 1449-1468 (2001) ·Zbl 1006.35074号
[14] Shkoller,S.,带边界流形微分同态群与流体平均运动的分析,J.微分几何。,55, 1, 145-191 (2000) ·Zbl 1044.35061号
[15] Guermond,J.L。;Oden,J.T。;Prudhomme,S.,将Navier-Stokes-alpha模型解释为框架诱导的不同Leray正则化,Physica D,177,1-4,23-30(2003)·Zbl 1082.35120号
[16] Rivlin,R.S。;Ericksen,J.L.,各向同性材料的应力-变形关系,J.Ration。机械。分析。,4, 323-425 (1955) ·Zbl 0064.42004号
[17] Truesdell,C。;Noll,W.,《非线性场论力学》(1992),Springer:Springer纽约·Zbl 0779.73004号
[18] Dunn,J.E。;Fosdick,R.L.,《复杂流体2和二级流体的热力学、稳定性和有界性》,Arch。定额。机械。分析。,56, 191-252 (1974) ·Zbl 0324.76001号
[19] Dunn,J.E。;Rajagopal,K.R.,《微分型流体:临界综述和热力学分析》,国际。工程科学杂志。,33, 5, 689-729 (1995) ·Zbl 0899.76062号
[20] Rivlin,R.S.,《非牛顿流体流动与湍流牛顿流体之间的关系》,Q.Appl。数学。,15, 17, 212-215 (1957) ·Zbl 0079.17905号
[21] Rivlin,R.S.,对我的论文的修正:非牛顿流体和湍流牛顿流体之间的关系,Q.Appl。数学。,17, 447 (1960)
[22] 福亚斯,C。;霍尔姆,D.D。;Titi,E.S.,流体湍流的Navier-Stokes-alpha模型,高级非线性数学。科学。物理学。D、 152/153505-519(2001年)·Zbl 1037.76022号
[23] Ladyzhenskaya,O.A.,关于我的两篇关于Navier-Stokes方程及其闭合方法的论文中的一些空白,J.Math。科学。(纽约),115,6,2789-2791(2003)·Zbl 1054.35054号
[24] Rautmann,R.,《关于非平稳Navier-Stokes近似的收敛速度》,(Rautmann-R.,Proc.IUTAM Symp.1979,Navier-Stokes问题的近似方法,Proc.UUTAM Symb.1979,Navier-Stokes问题近似方法,数学学报,第771卷(1980),Springer-Verlag),235-248·Zbl 0434.35074号
[25] Heywood,J.G.,Navier-Stokes问题谱Galerkin近似的时间一致误差估计,太平洋数学杂志。,98, 2, 333-345 (1982) ·Zbl 0483.76041号
[26] Salvi,R.,Navier-Stokes型方程解的谱Galerkin近似的误差估计,Glasg。数学。J.,31,2,199-211(1989)·Zbl 0693.76040号
[27] Braz e.Silva,P。;Rojas-Medar,M.,非均匀不可压缩流体的半Galerkin近似的误差界,J.Math。流体力学。,11, 2, 186-207 (2009) ·Zbl 1250.76140号
[28] Gutiérrez-Santacreu,J.V。;Rojas Medar,M.A.,质量扩散模型的谱伽辽金近似的时间误差一致估计,数学。压缩机。,81, 277, 191-218 (2012) ·Zbl 1426.76505号
[29] Foias,C。;霍尔姆,D.D。;Titi,E.S.,《三维粘性Camassa-Holm方程及其与Navier-Stokes方程和湍流理论的关系》,J.Dynam。微分方程,14,1,1-35(2002)·Zbl 0995.35051号
[30] Busuioc,A.V.,《从二级流体到Navier-Stokes方程》,《微分方程》,265,3,979-999(2018)·Zbl 1390.35261号
[31] Chen,L。;Guenther,R.B。;Kim,S。;Thomann,E.A。;Waymire,E.C.,Navier-Stokes方程的LANS正则化的收敛速度,J.Math。分析。申请。,348637-649(2008年)·Zbl 1221.35274号
[32] 曹毅。;Titi,E.S.,关于二维湍流模型对Navier-Stokes方程的收敛速度,Numer。功能。分析。优化。,30, 11-12, 1231-1271 (2009) ·Zbl 1192.35129号
[33] Dunca,A.A.,二维和三维湍流模型的建模误差估计,数学杂志。流体力学。,20, 3, 1123-1135 (2018) ·Zbl 1401.35236号
[34] Berselli,L.C。;邓卡,A.A。;Lewandowski,R。;Nguyen,D.D.,二维圆环上湍流(α)模型的建模误差,离散Contin。动态。系统。序列号。B、 26,94613-4643(2021年)·Zbl 1473.35395号
[35] 米歇尔·维希克。;Titi,E.S。;Chepyzhov,V.V.,《关于3D Navier-Stokes-(alpha)模型的轨迹吸引子的收敛性,作为(alpha)逼近(0)》,Sb.Math。,198, 1703.1736 (2007) ·Zbl 1137.37037号
[36] Connors,J.,Navier-Stokes alpha模型有限元离散化的收敛分析和计算测试,Numer。偏微分方程方法,26,6,1328-1350(2010)·Zbl 1426.76239号
[37] W.、Miles W。;Rebholz,L.G.,NS湍流模型的基于增强物理的方案,数值。偏微分方程方法,26,6,1530-1555(2010)·Zbl 1426.76191号
[38] 莱顿,W。;马尼卡,哥伦比亚特区。;内达,M。;Rebholz,L.G.,NS-(α)和NS-(ω)正则化的数值分析和计算比较,计算。方法应用。机械。工程,199,13-16,916-931(2010)·Zbl 1406.76031号
[39] Team,R.,《Navier-Stokes方程,理论与数值分析》(1984),北荷兰出版公司:阿姆斯特丹北荷兰出版公司·Zbl 0568.35002号
[40] 康斯坦丁,P。;Foias,C.,(Navier-Stokes方程。Navier-Stokes方程,芝加哥数学讲座(1988),芝加哥大学出版社:芝加哥大学出版社,伊利诺伊州芝加哥)·Zbl 0687.35071号
[41] Brezis,H.,《功能分析》。théorie和应用程序,(《应用数学集》,1983年),马森:马森巴黎)·Zbl 0511.46001号
[42] Team,R.,《力学和物理学中的无限维动力系统》(《应用数学科学》,第68卷(1988年),施普林格出版社:施普林格出版社,纽约)·Zbl 0662.35001号
[43] 海伍德,J.G。;Rannacher,R.,非平稳Navier-Stokes问题的有限元近似。二、。解的稳定性和误差估计在时间上是一致的,SIAM J.Num.Anal。,23, 4, 750-777 (1986) ·Zbl 0611.76036号
[44] 海伍德,J.G。;Rannacher,R.,《Navier-Stokes方程稳定性概念分析》,J.Reine Angew。数学。,372, 1-33 (1986) ·Zbl 0598.35091号
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