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高雷诺数下三维定常不可压Navier-Stokes方程的增广拉格朗日预条件。 (英语) Zbl 1448.65261号

本文讨论用有限元方法离散三维不可压Navier-Stokes方程所产生的代数系统的数值解。在[M.本齐M.A.Olshanskii博士,SIAM J.科学。计算。28,第6期,2095–2113(2006年;Zbl 1126.76028号)]对于二维问题,提出了增广拉格朗日型预条件器的有效性技术。该算法依赖于一种特殊的多重网格方法,该方法包含一个自定义的延拓算子,为了鲁棒性,需要使用分段常量有限元来计算压力。然而,由于违反了所用有限元对的inf-sup条件,该技术不能直接推广到三维问题。本文通过对预处理器稳健工作的速度和延拓算子提出替代有限元,将预处理器推广到三维。该求解器在高雷诺数下有效:对于一个约10亿自由度的三维盖驱动腔问题,每牛顿步长的平均Krylov迭代次数从4.5次(\operatorname{Re}=10\)到3次(\operatorname}=1000\)和5次(\peratorname{Re}=5000\)不等。

MSC公司:

65号55 多重网格方法;含偏微分方程边值问题的区域分解
65N30型 含偏微分方程边值问题的有限元、Rayleigh-Ritz和Galerkin方法
65F08个 迭代方法的前置条件
65层10 线性系统的迭代数值方法
65H10型 方程组解的数值计算
76D05型 不可压缩粘性流体的Navier-Stokes方程
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