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对流-扩散-反应系统的二阶完全半拉格朗日离散。 (英语) Zbl 1505.65242号

本文提出并研究了对流-扩散-反应系统数值解的二阶全拉格朗日离散方法。更准确地说,对流项和扩散项采用了完全半拉格朗日离散。这种半拉格朗日技术的优点是,它允许考虑更大的时间离散步骤,而不需要隐式离散方法的重要时间开销。这项工作的一个重要贡献是证明了所提出的方案在时间上是二阶的。此外,通过外推技术,作者能够确保边界Dirichlet条件的二阶。最后,数值模拟成功地验证了理论结果。这篇论文在全球范围内写得很好,其结果也得到了清晰的展示和讨论。

MSC公司:

6500万06 含偏微分方程初值和初边值问题的有限差分方法
65号06 含偏微分方程边值问题的有限差分方法
65牛顿50 涉及偏微分方程的边值问题的网格生成、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特征线方法的数值方面
65D05型 数值插值
65个M12 偏微分方程初值和初边值问题数值方法的稳定性和收敛性
65个B05 极限外推,延迟更正
35升10 二阶双曲方程
76伏05 流动中的反应效应
35问题35 与流体力学相关的PDE

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参考文献:

[1] Bokanowski,O.,Simarmata,G.:一些一阶和二阶偏微分方程的半拉格朗日间断Galerkin格式。ESAIM:数学建模与数值分析,50:1699-1730,2016·Zbl 1357.65171号
[2] Bonaventura,L.,一种使用高度坐标的半隐式半拉格朗日格式,用于非静力和全弹性大气流动模型,J.Computat。物理。,158186-213(2000年)·Zbl 0963.76058号 ·doi:10.1006/jcph.1999.6414
[3] Bonaventura,L.,Calzola,E.,Carlini,E.,Ferretti,R.:原始变量中Navier-Stokes方程的完全半拉格朗日方法。《流动中的有限元会议论文集》,第2020页。Springer Verlag,罗马(2017)
[4] Bonaventura,L。;Ferretti,R.,散度形式抛物问题的半拉格朗日方法,SIAM J.Sci。计算。,36,A2458-A2477(2014)·兹比尔1308.65139 ·数字对象标识代码:10.1137/140969713
[5] Bonaventura,L。;费雷蒂,R。;Rocchi,L.,涡流函数公式中二维Navier-Stokes方程的完全半拉格朗日离散,应用。数学。计算。,323, 132-144 (2018) ·Zbl 1426.76454号 ·doi:10.1016/j.amc.2017.11.030
[6] Bonaventura,L。;Redler,R。;Budich,R.,《地球系统建模2:算法》(2012),纽约:代码基础设施和优化。纽约施普林格-弗拉格·doi:10.1007/978-3642-23831-4
[7] Bonaventura,L。;Della Rocca,A.,TR-BDF2方法的无条件强稳定性保持扩展,科学杂志。计算。,70, 859-895 (2017) ·Zbl 1361.65046号 ·doi:10.1007/s10915-016-0267-9
[8] Bréhier,C-E;Faou,E.,混合半拉格朗日格式中蒙特卡罗误差的分析,应用。数学。Res.Expre.公司。,2015, 2, 167-203 (2015) ·Zbl 1339.65007号 ·doi:10.1093/amrx/abv001
[9] Caace,S.,Ferretti,R.:基于特征的方案在非结构化三角形网格上的有效实现。预印arXiv:2104.09189,已提交
[10] 卡米利,M。;Falcone,M.,扩散过程最优控制的近似方案,Mathemat。模型1。数字。分析。,29, 97-122 (1995) ·Zbl 0822.65044号 ·doi:10.1051/m2安/1995290100971
[11] Canuto,C.,Hussaini,M.Y.,Quarteron,A.,Zang,T.A.:光谱方法:单域基础。Springer科学与商业媒体,2006年·Zbl 1093.76002号
[12] Casulli,V.,《二维浅水方程的半隐式有限差分方法》,J.Computat。物理。,86, 56-74 (1990) ·Zbl 0681.76022号 ·doi:10.1016/0021-991(90)90091-E
[13] 卡苏利,V。;Cattani,E.,三维浅水流半隐式方法的稳定性、准确性和效率,计算。数学。申请。,27, 4, 99-112 (1994) ·Zbl 0796.76052号
[14] J.科特。;Staniforth,A.,光谱模型的两时间级半拉格朗日半隐式格式,《月度天气评论》,1162003-2012(1988)·doi:10.1175/1520-0493(1988)116<2003:ATTLSL>2.0.CO;2
[15] Debrabant,K。;Jakobsen,E.,线性和完全非线性扩散方程的半拉格朗日格式,Mathemat。计算。,82, 1433-1462 (2013) ·Zbl 1276.65050号 ·doi:10.1090/S0025-5718-2012-02632-9
[16] 埃拉斯,C。;Lauritzen,PH;加西亚,JH;Tufo,HM,《在HOMME中集成可扩展且高效的半拉格朗日多示踪剂传输方案》,Procedia Compute。科学。,9, 994-1003 (2012) ·doi:10.1016/j.procs.2012.04.106
[17] 埃拉斯,C。;马萨诸塞州泰勒;Nair,RD,两个用于集成在光谱元素(气候)动态核心Commun中的多处理器系统的保守多跟踪器高效半拉格朗日方案。申请。印度。数学。,7, 74-98 (2016) ·兹比尔1398.86003 ·doi:10.1515/caim-2016-0023
[18] Falcone,M.,Ferretti,R.:线性方程和Hamilton-Jacobi方程的半拉格朗日近似方案。暹罗(2013)·Zbl 1335.65001号
[19] X·冯。;宋,H。;Tang,T。;Yang,J.,Allen-Cahn方程隐式显式方法的非线性稳定性,Inv.Prob。图像。,7, 679-695 (2013) ·Zbl 1273.65111号
[20] Ferretti,R.,半拉格朗日格式中扩散项的高阶处理技术,Commun。计算。物理。,8, 445-470 (2010) ·Zbl 1364.65214号 ·doi:10.4208/cicp.070709.011209a
[21] Ferretti,R.,《关于半拉格朗日和拉格朗日·加勒金方案之间的关系》,《数值数学》,124,31-56(2013)·兹比尔1268.65135 ·doi:10.1007/s00211-012-0505-5
[22] Ferretti,R.,Mehrenberger,M.:恒定和可变平流速度下任意奇数次半拉格朗日格式的稳定性。计算数学,即将出现·Zbl 1436.65137号
[23] Ferretti,R.,Perrone,G.:关于有限元插值下半拉格朗日平流格式的稳定性。《意大利应用与工业数学II》,第339-350页。《世界科学》,2007年
[24] 加西亚,F。;Bonaventura,L。;净值,M。;Sánchez,J.,旋转球壳中热对流的指数与IMEX高阶时间积分器,J.Computat。物理。,264, 41-54 (2014) ·Zbl 1349.76607号 ·doi:10.1016/j.jcp.2014.01.033
[25] Hochbruck,M.,Ostermann,A.:指数积分器。《数字学报》,第209-286页,2010年·Zbl 1242.65109号
[26] Kloeden,P.E.,Platen,E.:随机微分方程的数值解。数学应用(纽约),vSpringer-Verlag,柏林(1992)·Zbl 0752.60043号
[27] Kushner,H.,Dupuis,P.G.:连续时间随机控制问题的数值方法,第24卷。施普林格科学与商业媒体,2013年·Zbl 0968.93005号
[28] Lambert,JD,《常微分系统的数值方法》(1991),Springer:Wiley,Springer·Zbl 0745.65049号
[29] Leveque,R.J.(2002)。双曲问题的有限体积方法。剑桥大学出版社·Zbl 1010.65040号
[30] Milstein,GN,非线性抛物方程数值解的概率方法,数值。方法部分微分方程。,18490-522(2002年)·Zbl 1014.65005号 ·数字对象标识代码:10.1002/num.10020
[31] 米尔斯坦,GN;Tretyakov,MV,基于随机方程近似的小参数半线性抛物方程的数值算法,Mathemat。计算。,69, 237-567 (2000) ·Zbl 0935.35062号 ·doi:10.1090/S0025-5718-99-01134-5
[32] 米尔斯坦,GN;Tretyakov,MV,非线性抛物方程Dirichlet问题的概率解法,IMA J.Numer。分析。,21, 887-917 (2001) ·兹比尔0993.65014 ·doi:10.1093/imanum/21.4887
[33] Milstein,G.N.,Tretyakov,M.V.:数学物理中的随机数值。施普林格科学与商业媒体,2013年·Zbl 1085.60004号
[34] Picarelli,A.,Reisinger,C.:最优控制问题的一些近似方案的概率误差分析。系统与控制信件137(2020)·Zbl 1441.93347号
[35] Pudykiewicz,J。;Staniforth,A.,Robert半拉格朗日方法在平流扩散方程解中的一些性质和比较性能,《海洋大气》,22,283-304(1984)·doi:10.1080/07055900.1984.9649200
[36] Quarteroni,A。;Valli,A.,偏微分方程的数值逼近(1994),纽约:Springer Verlag,纽约·Zbl 0803.65088号 ·doi:10.1007/978-3-540-85268-1
[37] Robert,A.,原始气象方程的半拉格朗日半隐式数值积分格式,J.Meteorol。《日本社会》,60,319-325(1982)·doi:10.2151/jmsj1965.60.1-319
[38] 罗萨蒂,G。;塞萨里,D。;Bonaventura,L.,《带有切割单元的笛卡尔网格上的半隐式半拉格朗日环境建模》,J.Computat。物理。,204, 353-377 (2005) ·Zbl 1143.76484号 ·doi:10.1016/j.jcp.2004.10.013
[39] Staniforth,A。;Coté,J.,《大气模型的半拉格朗日积分方案——综述》,《月度天气评论》,1192206-2223(1991)·doi:10.1175/1520-0493(1991)119<2206:SLISFA>2.0.CO;2
[40] 坦普顿,C。;霍塔尔,M。;Simmons,A.,双时间水平半拉格朗日全球光谱模型,夸特。J.皇家流星。《社会学杂志》,127111-127(2001)·doi:10.1002/qj.49712757107
[41] 坦普尔顿,C。;Staniforth,A.,一个有效的两时间级半拉格朗日半隐式积分方案,Quart。J.皇家气象。Soc.,1131025-1039(1987)·数字对象标识代码:10.1002/qj.49711347714
[42] Tumolo,G。;Bonaventura,L.,自适应数值天气预报的半隐式半拉格朗日DG框架,夸特。J.皇家气象。Soc.,141,2582-2601(2015)·doi:10.1002/qj.2544
[43] Tumolo,G。;Bonaventura,L。;Restelli,M.,《浅水方程的半隐式半拉格朗日自适应间断Galerkin方法》,J.Computat。物理。,232, 46-67 (2013) ·Zbl 1291.65305号 ·doi:10.1016/j.jcp.2012.06.006
[44] Wedi,N.P.、Bauer,P.、Diamantakis,M.、Hamrud,M.,Malardel,S.、Mogensen,K.、Mozdzynski,G.、Smolarkiewicz,P.K.:综合预测系统的建模基础设施:最新进展和未来挑战。技术报告760,ECMWF,2015
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