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含Beavers-Joseph界面条件和缺陷边界条件的含时Navier-Stokes-Darcy模型的区域分解方法。 (英语) Zbl 1436.65135号

摘要:本文提出了一种区域分解方法来求解具有Beavers-Joseph界面条件和缺陷边界条件的含时Navier-Stokes-Darcy模型。Navier-Stokes域和Darcy域之间的Robin边界条件是通过直接重组三种界面条件中的项来构造的,包括Beavers-Joseph条件。为了避免区域分解方法在每个时间步长上的传统迭代,根据之前时间步长的数值解直接预测当前时间步长下Robin型传输条件所需的界面信息。时间离散采用反向欧拉格式,空间离散采用有限元。针对具有Beavers-Joseph界面条件的含时Navier-Stokes-Darcy模型,严格分析了该区域分解方法的收敛性。分析中的主要困难来自非线性项和Beavers-Joseph界面条件,包括一系列技术处理和离散Gronwall不等式中用于分析完全离散化的最终特殊范数。在上述准备的基础上,我们在区域分解方法的框架下进一步发展了拉格朗日乘子方法,以克服由缺陷边界条件引起的非唯一解的困难。本文的一个有趣发现是,拉格朗日乘数是与时间有关的函数,而不是常数。为了提高时间离散化的精度,采用三步后向差分格式代替后向欧拉格式。与第一种方案相比,第二种方案允许我们使用相对较大的时间步长来降低计算成本,同时保持相同的精度。通过数值例子说明了该方法的特点。

MSC公司:

65M55型 多重网格方法;涉及偏微分方程的初值和初边值问题的区域分解
76秒05 多孔介质中的流动;过滤;渗流
76D05型 不可压缩粘性流体的Navier-Stokes方程
76M10个 有限元方法在流体力学问题中的应用
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全文: 内政部

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