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非静力中尺度模拟中Navier-Stokes方程的保守间断Galerkin半隐式公式。 (英语) 兹比尔1405.65127

摘要:提出了一种间断Galerkin(DG)有限元格式,用于求解垂直分层流体的可压缩Navier-Stokes方程,该方程在中尺度非静力大气模拟中很有意义。由此产生的方案自然确保质量、动量和能量守恒。相对于DG公式中通常使用的显式Runge-Kutta时间积分策略,采用半隐式时间积分方法来提高方案的效率。还提出了一种将所得线性系统重新表述为伪霍尔姆霍兹问题的方法。在这样做的过程中,我们获得了一个与椭圆问题的解密切相关的DG离散化,并且我们展示了如何利用数值积分规则(面积积分和通量积分的所有DG方法都需要)来提高求解算法的效率。然后,在一组经典的二维测试用例上验证所得的数值公式,包括密度驱动流和山波模拟。性能分析表明,半隐式方法确实优于显式方法,并且伪霍姆霍兹公式可以进一步提高效率。

MSC公司:

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
35问题35 与流体力学相关的PDE
76D05型 不可压缩粘性流体的Navier-Stokes方程
86A10美元 气象学和大气物理学
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全文: 内政部