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针对具有非平底地形的浅水方程组,提出了一种高阶平衡的保正移动网格DG方法。 (英语) Zbl 1476.65226号

摘要:针对具有非平底地形的浅水方程组,提出了一种重划分型自适应移动网格间断Galerkin方法。良好的平衡特性对于模拟湖面上的扰动波或深海中的海啸波等湖面稳定状态至关重要。为了确保网格具有良好的平衡性和保正性,讨论了斜率限制、保正限制和网格间数据传输的使用策略。特别是,建议采用DG插值方案,将流量变量和底部地形从旧网格插值到新网格,并在每次应用对水深的积极保持限制后,根据水深的变化,对海底地形的近似值进行了高阶修正。利用基于平衡变量和水深的运动网格偏微分方程和度量张量实现网格自适应。后者的动机是根据湖面静止状态和水深分布的扰动来调整网格。给出了一个和两个空间维的数值例子,以证明该方法具有良好的平衡性和保正性,并且能够捕获湖面静止稳态的小扰动。他们还表明,基于平衡变量和水深的网格自适应比基于常用熵函数的网格自适应效果更好。

MSC公司:

65M50型 涉及偏微分方程初值和初边值问题数值解的网格生成、细化和自适应方法
65平方米 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
76B15号机组 水波、重力波;色散和散射,非线性相互作用
76B25型 不可压缩无粘流体的孤立波
86A05型 水文学、水文学、海洋学
35问题35 与流体力学相关的PDE
86年第35季度 与地球物理相关的PDE
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参考文献:

[1] 阿尔帕亚,L。;Ricchiuto,M.,《浅水流的r-适应:守恒、井平衡、效率、计算》。流体,160,175-203(2018)·Zbl 1390.76393号 ·doi:10.1016/j.com流体.2017.10.026
[2] Alcrudo,F。;Benkhaldoun,F.,浅水方程Riemann问题的底阶精确解,计算。流体,30643-671(2001)·Zbl 1048.76008号 ·doi:10.1016/S0045-7930(01)00013-5
[3] 奥杜斯,E。;Bouchut,F。;马里兰州布里斯托;Klein,R。;珀沙姆,B.,《一种快速、稳定、平衡良好的浅水流动静水压重建方案》,SIAM J.Sci。计算。,2050-2065年(2004年)·兹比尔1133.65308 ·doi:10.1137/S1064827503431090
[4] A.Bermudez。;Vazquez,ME,带源项双曲守恒律的迎风方法,计算。流体,231049-1071(1994)·兹伯利0816.76052 ·doi:10.1016/0045-7930(94)90004-3
[5] Cheng,J。;Shu,C-W,可压缩欧拉方程的高阶ENO守恒拉格朗日型格式,J.Compute。物理。,227, 1567-1596 (2007) ·Zbl 1126.76035号 ·doi:10.1016/j.jcp.2007.09.017
[6] Cockburn,B。;Shu,C-W,TVB Runge-Kutta局部投影非连续Galerkin守恒定律有限元方法II:一般框架,数学。公司。,52, 411-435 (1989) ·Zbl 0662.65083号
[7] Cockburn,B。;林,S-Y;Shu,C-W,TVB Runge-Kutta局部投影非连续Galerkin有限元方法,守恒定律III:一维系统,J.Compute。物理。,84, 90-113 (1989) ·Zbl 0677.65093号 ·doi:10.1016/0021-9991(89)90183-6
[8] Cockburn,B。;Shu,C-W,守恒定律的Runge-Kutta间断Galerkin方法V:多维系统,J.Compute。物理。,141, 199-224 (1998) ·Zbl 0920.65059号 ·doi:10.1006/jcph.1998.5892
[9] Cockburn,B。;Shu,C-W,Runge-Kutta对流占优问题的间断Galerkin方法,科学杂志。计算。,16, 173-261 (2001) ·Zbl 1065.76135号 ·doi:10.1023/A:1012873910884
[10] Chinnayya,A。;LeRoux,A。;Seguin,N.,《用地形近似浅水方程的一种平衡良好的数值格式:共振现象》,国际有限公司,1,1-33(2004)·Zbl 1490.65167号
[11] 多纳,R。;MC马蒂;马丁内斯·加瓦拉(Martínez-Gavara),A。;Mulet,P.,《浅水流动的井平衡自适应网格细化》,J.Compute。物理。,257, 937-953 (2014) ·Zbl 1349.76454号 ·doi:10.1016/j.jcp.2013.09.032
[12] 埃斯基尔森,C。;Sherwin,SJ,《二维浅水方程建模的三角谱/hp间断Galerkin方法》,国际期刊数值。方法。流体,45,605-623(2004)·Zbl 1085.76544号 ·文件编号:10.1002/fld.709
[13] Ern,A。;Piperno,S。;Djadel,K.,《带淹没和干燥的浅水方程的平衡良好的Runge-Kutta间断Galerkin方法》,国际期刊Numer。方法。流体,58,1-25(2008)·Zbl 1142.76036号 ·doi:10.1002/fld.1674
[14] 古德曼,JB;LeVeque,RJ,关于二维标量守恒定律稳定格式的准确性,数学。公司。,45, 15-21 (1985) ·Zbl 0592.65058号
[15] 黄,W。;任,Y。;Russell,R.,基于移动网格偏微分方程的移动网格方法,J.Compute。物理。,113, 279-290 (1994) ·Zbl 0807.65101号 ·doi:10.1006/jcph.1994.1135
[16] 黄,W。;任,Y。;Russell,R.,基于均匀分布原理的移动网格偏微分方程(MMPDE),SIAM J.Numer。分析。,709-730(1994年)·Zbl 0806.65092号 ·数字对象标识代码:10.1137/0731038
[17] Huang,W.,《变分网格自适应:各向同性和均匀分布》,J.Compute。物理。,174, 903-924 (2001) ·Zbl 0991.65131号 ·doi:10.1006/jcph.2001.6945
[18] 黄,W。;Sun,W.,《可变网格自适应II:误差估计和监测函数》,J.Compute。物理。,184, 619-648 (2003) ·Zbl 1018.65140号 ·doi:10.1016/S0021-9991(02)00040-2
[19] Huang,W.,各向异性网格自适应的数学原理,通信计算。物理。,1, 276-310 (2006) ·Zbl 1122.65124号
[20] Huang,W.,Russell,R.:自适应移动网格方法。应用数学科学系列。施普林格:纽约174(2011)·Zbl 1227.65090号
[21] 黄,W。;Kamenski,L.,《几何离散化和变分网格生成和自适应的简单实现》,J.Compute。物理。,301, 322-337 (2015) ·Zbl 1349.65664号 ·doi:10.1016/j.jcp.2015.08.032
[22] 黄,W。;Kamenski,L.,关于移动网格PDE方法的网格非奇异性,数学。公司。,87, 1887-1911 (2018) ·Zbl 1447.65172号 ·doi:10.1090/mcom/3271
[23] 刘,X-D;Osher,S.,满足激波捕获方案的非振荡高阶精确自相似最大值原理,SIAM J.Numer。分析。,33, 760-779 (1996) ·Zbl 0859.65091号 ·数字对象标识代码:10.1137/0733038
[24] 兰比,P。;缪勒,S。;Stiriba,Y.,《使用完全自适应多尺度格式求解浅水方程》,Int.J.Numer。方法。流体,49,417-437(2005)·Zbl 1086.76050号 ·数字对象标识代码:10.1002/fld.1004
[25] LeVeque,R.,《高分辨率Godunov方法中平衡源项和通量梯度:准静态波传播算法》,J.Compute。物理。,146, 346-365 (1998) ·Zbl 0931.76059号 ·文件编号:10.1006/jcph.1998.6058
[26] 李,R。;Tang,T.,双曲守恒律的移动网格间断Galerkin方法,科学杂志。计算。,27, 347-363 (2006) ·Zbl 1115.65102号 ·doi:10.1007/s10915-005-9045-9
[27] 李·G。;宋,L。;Gao,J.,基于静水力学重构的浅水方程高阶平衡间断Galerkin方法,J.Compute。应用程序。数学。,340, 546-560 (2018) ·Zbl 1432.76163号 ·doi:10.1016/j.cam.2017.10.027
[28] 罗,D。;黄,W。;邱,J.,双曲守恒律的拟拉格朗日移动网格间断Galerkin方法,J.Compute。物理。,396, 544-578 (2019) ·Zbl 1452.65243号 ·doi:10.1016/j.jcp.2019.061
[29] 李·G。;卢,C。;邱,J.,浅水方程不同指标的混合良好平衡WENO方案,J.Sci。计算。,51, 527-559 (2012) ·Zbl 1248.76113号 ·doi:10.1007/s10915-011-9520-4
[30] Mavrilis,D。;Yang,Z.,动态网格上高阶时间精度模拟的离散几何守恒定律的构建,J.Compute。物理。,213, 557-573 (2006) ·Zbl 1136.76402号 ·doi:10.1016/j.jcp.2005.08.018
[31] Mavrilis,D。;Nastase,C.,关于动态变形网格上高阶间断Galerkin离散的几何守恒定律,J.Compute。物理。,230, 4285-4300 (2011) ·Zbl 1220.65138号 ·doi:10.1016/j.jcp.2011.01.022
[32] 诺埃尔,S。;Xing,Y。;Shu,C-W,浅水运动方程的高阶平衡有限体积WENO格式,J.Compute。物理。,226, 29-58 (2007) ·Zbl 1120.76046号 ·doi:10.1016/j.jcp.2007.03.031
[33] Remacle,J-F;党卫军Frazao;李,X。;Shephard,M.,浅水方程的自适应间断Galerkin方法,国际期刊数值。方法。流体,52,903-923(2006)·Zbl 1106.76044号 ·文件编号:10.1002/fld.1204
[34] 里奇乌托,M。;Bollermann,A.,《浅水模拟的稳定残差分布》,J.Compute。物理。,2281071-1115(2009年)·Zbl 1330.76097号 ·doi:10.1016/j.jcp.2008.10.020
[35] Tang,H。;Tang,T.,一维和二维双曲守恒律的自适应网格方法,SIAM J.Numer。分析。,41, 487-515 (2003) ·Zbl 1052.65079号 ·doi:10.1137/S003614290138437X
[36] Tang,H.,使用自适应移动网格法求解浅水方程,国际J·数值。方法。流体,44,789-810(2004)·Zbl 1085.76536号 ·doi:10.1002/fld.681
[37] Tumolo,G。;Bonaventura,L。;Restelli,M.,《浅水方程的半隐式、半拉格朗日、p-自适应间断Galerkin方法》,J.Compute。物理。,232, 46-67 (2013) ·Zbl 1291.65305号 ·doi:10.1016/j.jcp.2012.06.006
[38] Xing,Y。;Shu,C-W,浅水方程具有精确守恒性质的高阶有限差分WENO格式,J.Compute。物理。,208, 206-227 (2005) ·Zbl 1114.76340号 ·doi:10.1016/j.jcp.2005.02.006
[39] Xing,Y。;Shu,C-W,一类带源项双曲方程组的高阶平衡有限体积WENO格式和间断Galerkin方法,J.Compute。物理。,214, 567-598 (2006) ·Zbl 1089.65091号 ·doi:10.1016/j.jcp.2005.10.005
[40] Xing,Y。;Shu,C-W,一类带源项双曲方程组的高阶平衡有限体积WENO格式和间断Galerkin方法的新方法,通信计算。物理。,1, 100-134 (2006) ·Zbl 1115.65096号
[41] Xing,Y。;张,X。;Shu,C-W,浅水方程的保正高阶平衡间断Galerkin方法,高级水资源。,33, 1476-1493 (2010) ·doi:10.1016/j.advwatres.2010.08.005
[42] Xing,Y。;Zhang,X.,非结构三角网格上浅水方程的保正性良好平衡间断Galerkin方法,J.Sci。计算。,57, 19-41 (2013) ·Zbl 1282.76134号 ·doi:10.1007/s10915-013-9695-y
[43] Xing,Y.,具有动水平衡的浅水方程的精确平衡间断Galerkin方法,J.Compute。物理。,257536-553(2014)·Zbl 1349.76289号 ·doi:10.1016/j.jcp.2013.10.010
[44] 张,M。;Cheng,J。;黄,W。;邱,J.,辐射传输方程的自适应移动网格间断Galerkin方法,通信计算。物理。,27, 1140-1173 (2020) ·Zbl 1473.65223号 ·doi:10.4208/cicp。OA-2018-0317
[45] 张,M。;黄,W。;邱,J.,变形网格的高阶保守保正DG插值及其在辐射传输移动网格DG模拟中的应用,SIAM J.Sci。计算。,42,A3109-A3135(2020)·Zbl 1454.65122号 ·doi:10.1137/19M1297907
[46] 张,Z。;Naga,A.,《一种新的有限元梯度恢复方法:超收敛特性》,SIAM J.Sci。计算。,26, 1192-1213 (2005) ·Zbl 1078.65110号 ·doi:10.1137/S1064827503402837
[47] 周,F。;陈,G。;Noelle,S。;Guo,H.,使用自适应移动非结构化三角网格求解浅水方程的一个平衡稳定的广义Riemann问题格式,Int.J.Numer。方法。流体,73,266-283(2013)·Zbl 1455.76027号 ·doi:10.1002/fld.3800
[48] 周,JG;因果关系,DM;明厄姆,CG;Ingram,DM,《处理浅水方程中源项的表面梯度法》,J.Compute。物理。,168, 1-25 (2001) ·兹比尔1074.86500 ·doi:10.1006/jcph.2000.6670
[49] 张,X。;Shu,C-W,关于矩形网格上可压缩Euler方程的保正高阶间断Galerkin方法,J.Compute。物理。,229, 8918-8934 (2010) ·Zbl 1282.76128号 ·doi:10.1016/j.jcp.2010.08.016
[50] 张,X。;夏,Y。;Shu,C-W,三角网格守恒定律的最大原则满足和正保持高阶间断Galerkin格式,J.Sci。计算。,50, 29-62 (2012) ·Zbl 1247.65131号 ·doi:10.1007/s10915-011-9472-8
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