×

分散浅水系统的有限体积-有限元组合方案。 (英语) Zbl 1431.76087号

小结:我们提出了一个变分框架来解决具有海底地形的非静力Saint-Venant型模型。该模型是具有自由表面的不可压缩Euler系统的浅水型近似,与Green-Nagdhi模型略有不同,参见[第二作者等,离散控制动态系统,Ser.B 20,No.4,961-988(2015;Zbl 1307.35162号)]有关模型推导的更多详细信息。
数值近似依赖于Chorin-Temam最初引入的预测-校正型格式[A.J.乔林,数学。计算。22, 745–762 (1968;Zbl 0198.50103号)]处理Navier-Stokes方程中的不可压缩性。系统的双曲线部分使用动力学有限体积解算器进行近似,校正步骤意味着要解决速度和压力在兼容的有限元空间中定义的混合问题。
不可压缩约束的求解导致了涉及压力非静水部分的椭圆问题。这一步使用了不可压缩条件的浅水版本的变分公式。
进行了几次数值实验,以确认我们的方法的相关性。

MSC公司:

76M10个 有限元方法在流体力学问题中的应用
76个M12 有限体积法在流体力学问题中的应用
76B15号机组 水波、重力波;色散和散射,非线性相互作用
6500万06 含偏微分方程初值和初边值问题的有限差分方法
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
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用

参考文献:

[1] N.Aissiouene,深度平均欧拉系统的稳健数值格式,提交。
[2] B.Alvarez-Samaniego,三维水波和渐近的大时间存在,发明。数学。,171, 485 (2008) ·Zbl 1131.76012号 ·doi:10.1007/s00222-007-0088-4
[3] B.Alvarez-Samaniego,奇异演化方程的Nash-Moser定理。Serre和Green-Naghdi方程的应用,印第安纳大学数学系。J.,57,97(2008)·Zbl 1144.35007号 ·doi:10.1512/iumj.2008.57.3200
[4] E.Audusse,《一种快速稳定且平衡良好的浅层水流静水压重建方案》,SIAM J.Sci。计算。,25, 2050 (2004) ·Zbl 1133.65308号 ·doi:10.1137/S1064827503431090
[5] E.Audusse,圣维南系统的动熵不等式和静水压重建方案,2014,,URL<a href=
[6] J.-L.Bona,非线性色散系统中长波的模型方程,Philos。事务处理。皇家学会伦敦系列A,272,47(1972)·Zbl 0229.35013号 ·doi:10.1098/rsta.1972.0032
[7] P.Bonneton,《Serre-Green Naghdi波浪转换、破碎和加速过程建模的最新进展》,《欧洲力学杂志-B/Fluids》,30,589(2011)·Zbl 1258.76033号 ·doi:10.1016/j.euromechflu.2011.02.005
[8] F.Bouchut,双曲守恒律有限体积法简介,ESAIM Proc。,15, 1 (2005) ·Zbl 1083.76046号
[9] F.Bouchut,《双曲守恒律有限体积方法的非线性稳定性和震源的井平衡方案》,Birkhäuser(2004)·Zbl 1086.65091号 ·doi:10.1007/b93802
[10] F.Brezzi,《关于拉格朗日乘子鞍点问题的存在性、唯一性和逼近性》,法国自动化评论。通知。Sér评论。鲁日,8129(1974)·Zbl 0338.90047号
[11] M.-O.Bristeau,动力学方案求解浅水方程的边界条件,Rapport de recherche RR-4282(2001)
[12] M.-O.Bristeau,非静力浅水模型的数值模拟,《计算机与流体》,47,51(2011)·兹比尔1271.76035 ·doi:10.1016/j.compfluid.2011.02.013
[13] M.O.Bristeau,能量一致的深度平均Euler系统:导数和性质,离散Contin。动态。系统。序列号。B、 20961(2015)·Zbl 1307.35162号 ·doi:10.3934/dcdsb.2015.20.961
[14] M.-O.Bristeau,非静力浅水模型的推导;与Saint-Venant和Boussinesq系统的比较,离散Contin。动态。系统。序列号。B、 10733(2008)·Zbl 1155.35405号 ·doi:10.3934/dcdsb.2008.10.733
[15] R.Camassa,一个新的可积浅水方程,高级应用。数学。,31, 1 (1994) ·Zbl 0808.76011号 ·doi:10.1016/S0065-2156(08)70254-0
[16] F.Chazel,使用Green-Naghdi模型对强非线性和色散波进行数值模拟,科学杂志。计算。,48, 105 (2011) ·Zbl 1419.76454号 ·doi:10.1007/s10915-010-9395-9
[17] A.J.Chorin,Navier-Stokes方程的数值解,数学。公司。,22, 745 (1968) ·Zbl 0198.50103号 ·doi:10.1090/S0025-5718-1968-0242392-2
[18] M.-W.Dingemans,波在不均匀海底的传播,海洋工程高级系列-世界科学(1997)·Zbl 0908.76002号 ·doi:10.1142/9789812796042
[19] M.Dingemans,《使用Boussinesq类模型和实验室测量进行计算的比较》,技术报告H1684-121684(1994)
[20] A.Duran,一类新的Green-Naghdi方程的间断-Galerkin离散化,计算物理中的通信,17,721(2015)·Zbl 1373.76082号 ·doi:10.4208/cicp.150414.101014a
[21] W.E.,投影方法I:收敛和数值边界层,SIAM J.Numer。分析。,32, 1017 (1995) ·Zbl 0842.76052号 ·doi:10.1137/0732047
[22] A.Ern,耦合椭圆-抛物问题的euler-galerkin近似的后验误差分析,ESAIM数学。模型。数字。分析。,43, 353 (2009) ·Zbl 1166.76036号 ·doi:10.1051/m2an:2008048
[23] E.Godlewski,<em>双曲守恒律系统的数值逼近</em>,应用数学科学(1996)·Zbl 0860.65075号 ·doi:10.1007/978-1-4612-0713-9
[24] A.Green,《波在变深度水中传播方程的推导》,J.流体力学。,78, 237 (1976) ·Zbl 0351.76014号 ·doi:10.1017/S0022112076002425
[25] P.Gresho,求解不可压缩Navier-Stokes方程的半一致质量矩阵技术,,第一届国际计算机会议。流量分析方法
[26] J.-L.Guermond,Navier-Stokes方程投影方法的一些实现,ESAIM:数学建模和数值分析,30637(1996)·Zbl 0861.76065号
[27] J.-L.Guermond,关于旋转压力修正投影法的误差估计,数学。计算。,73, 1719 (2004) ·Zbl 1093.76050号 ·doi:10.1090/S0025-5718-03-01621-1
[28] H.Johnston,基于压力项显式处理的精确、稳定和高效Navier-Stokes解算器,计算物理杂志,199221(2004)·Zbl 1127.76343号 ·doi:10.1016/j.jcp.2004.02.009
[29] D.Lannes,《地表水波传播的渐近二维时间相关方程的推导》,流体物理学,21(2009)·Zbl 1183.76294号 ·doi:10.1063/1.3053183
[30] O.Le Métayer,Green-Naghdi模型的数值格式,J.Compute。物理。,229, 2034 (2010) ·Zbl 1303.76105号 ·doi:10.1016/j.jcp.2009.11.021
[31] R.-J.LeVeque,《双曲型问题的有限体积方法》,剑桥大学出版社(2002)·Zbl 1010.65040号 ·doi:10.1017/CBO9780511791253
[32] O.Nwogu,近岸波传播的Boussinesq方程的替代形式,《水道杂志》,119618(1993)·doi:10.1061/(ASCE)0733-950X(1993)119:6(618)
[33] D.Peregrine,《海滩上的长波》,J.Fluid Mech。,27, 815 (1967) ·Zbl 0163.21105号 ·doi:10.1017/S0022112067002605
[34] O.Pironenau,《Méthodes Deséléments Finis Pour Les Fluides》</em>,,Masson(1988)·Zbl 0748.76003号
[35] R.Rannacher,关于不可压缩Navier-Stokes方程的Chorin投影方法,《Navier-Stokes方程II——理论和数值方法》(G.Heywood John编辑,167(1530)·Zbl 0769.76053号 ·doi:10.1007/BFb0090341
[36] 沈建,非定常不可压Navier-Stokes方程的拟压缩方法,第11届AIAA计算流体动力学会议
[37] 沈俊杰,非定常Navier-Stokes方程罚函数法的误差估计,,SIAM J.Numer。分析。,32, 386 (1995) ·Zbl 0822.35008号 ·doi:10.1137/0732016
[38] W.C.Thacker,非线性浅水波方程的一些精确解,《流体力学》。,107, 499 (1981) ·Zbl 0462.76023号 ·doi:10.1017/S0022112081001882
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。