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一种简单有效的基于凸优化的Cahn-Hilliard-Navier-Stokes系统保界高精度限制器。 arXiv:2307.09726

预印本,arXiv:2307.09726[math.NA](2023)。
摘要:对于含时偏微分方程,通过在每个时间步长中求解约束极小化的后处理过程,可以在不损失守恒性和准确性的情况下呈现出保有界的数值格式。这种约束优化可以公式化为非光滑凸最小化,如果使用最优算法参数,则可以通过一阶优化方法有效地求解。通过分析广义Douglas-Rachford分裂方法的渐近线性收敛速度,最优算法参数可以近似表示为边界外单元数的简单函数。我们通过将这种限制器应用于求解三维需求问题相场方程的间断Galerkin格式的单元平均值,证明了这种简单算法参数选择的有效性。对一个复杂的三维卡恩-希利亚德-纳维-斯托克斯系统进行的数值试验表明,该限幅器具有高阶精度,非常有效,非常适合大规模仿真。对于每个时间步长,Douglas-Rachford分裂最多需要20次迭代,以强制实施边界和守恒,直至舍入误差,计算成本最多为80N,其中(N)是单元总数。

MSC公司:

65K10码 数值优化和变分技术
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
90C25型 凸面编程
BibTeX公司 引用
全文: arXiv公司
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