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双曲守恒律的具有部分求和性质的熵稳定时空间断Galerkin格式。 (英语) Zbl 1421.35262号

摘要:本文研究了非线性双曲守恒律系统的熵守恒(光滑解)或熵稳定(间断解)时空间断Galerkin(DG)方法的发展。所得到的数值格式是完全离散的,并根据其初始条件和边界条件随时提供数学熵的界。该方法的关键在于,空间和时间上的离散导数近似是逐部分求和(SBP)算子。这使得离散方法能够模拟连续熵分析的结果,并确保完整的数值方案遵守热力学第二定律。重要的是,本文描述的新方法不会假设DG方法中自然出现的变分形式的求积精确性。通常,熵稳定格式的开发是在半离散水平上进行的,忽略了时间相关性。在这项工作中,我们证明在时间上创建熵稳定的DG方法类似于空间离散熵分析,但存在重要(和细微)的差异。因此,我们在整个工作中强调了时间熵分析。对于可压缩的欧拉方程,除了熵稳定性之外,动能的保持也很重要。动能守恒(KEP)格式的构造通常是在半离散水平上进行的,类似于熵稳定格式的构造。我们将KEP条件从詹姆逊推广到时空框架,并提供熵稳定性和动能守恒的时间分量。通过对可压缩欧拉方程的数值试验,验证了本文推导的时空DG方法的特性。此外,我们在附录中提供了如何构造浅水或理想磁流体动力学(MHD)方程的时间熵稳定分量。

MSC公司:

第31季度35 欧拉方程
76B15号机组 水波、重力波;色散和散射,非线性相互作用
76N10型 可压缩流体和气体动力学的存在性、唯一性和正则性理论
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
65M70型 偏微分方程初值和初边值问题的谱、配置及相关方法
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参考文献:

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