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含自由表面的Navier-Stokes方程的开边界控制问题:伴随灵敏度分析。 (英语) Zbl 1118.49022号

小结:本文发展了自由表面正压Navier-Stokes方程的伴随灵敏度,以便通过开放边界控制将洋流和自由表面高程的测量值同化为非定常流动解。为了计算曲面变量的变化,在垂直方向使用映射将问题转移到固定域。从映射的雅可比矩阵在变换空间中计算变化量。然后将此变化映射回原始空间,在那里完成切线线性模型。伴随方程是使用为具有可变边界的区域重新定义的标量积公式导出的。将该方法应用于一维明渠中的非定常流体流动,其中表示了速度的水平和垂直分量以及自由表面的高程(二维垂直截面模型)。这需要正确处理正向和伴随模型中的开放边界。一个特殊的应用是构建一个完全三维的海岸海洋模型,该模型允许同化潮汐高度和洋流数据。然而,结果是普遍的,可以在更广泛的背景下应用。

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49公里40 灵敏、稳定、良好
49N99型 变分法和最优控制中的其他主题

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全文: 内政部

参考文献:

[1] 科赫,S.J。;Copeland,G.J.M.,海角周围潮汐应变、混合和拉格朗日流残余沉积物,海洋环境工程杂志,7,2,25-45(2003)
[2] Lin,B。;Falconer,R.A.,《洪水和干旱条件下河口水流的三维分层集成模型》,《河口、海岸和大陆架科学》,44,737-751(1997)
[3] Ezer,T。;Mellor,G.L.,用自由表面西格玛坐标海洋模型模拟大西洋,地球物理杂志。第102号、第15号、第647-657号决议(1997年)
[4] 卡苏利,V。;Zanolli,P.,《环境问题非静水压自由表面流动的半隐式数值模拟》,Mathl。计算。建模,361131-1149(2002)·Zbl 1027.76034号
[5] Namin,M.M。;Lin,B。;Falconer,R.A.,《求解非静水压自由表面流动问题的隐式数值算法》,《国际数值杂志》。方法。流体,35,341-356(2001)·Zbl 1008.76065号
[6] Sasaki,Y.,《数值变分分析中的一些基本形式》,《月度天气评论》,98875-883(1970)
[7] Marchuk,G.I.,《大气和海洋动力学问题的数值解》(1974年),Gidrometeoizdat:Gidrometecoizdat Leningrad
[8] Cacuci,D.G.,非线性系统的灵敏度理论,J.Math。物理。,222794-2812(1981年)
[9] 邹,X。;纳文,I.M。;伯杰,M。;Phua,M.K。;Schlick,T。;Le-Dimet,F.X.,有限记忆的数值经验,大规模无约束非线性最小化的准Newton方法,SIAM J.Optimization,3582-608(1993)·Zbl 0784.90086号
[10] 桑德斯,B.F。;Katopodes,N.D.,浅水波控制的伴随灵敏度分析,J.Eng.Mech。,ASCE,909-919(2000)
[11] Lardner,R.W.,数值潮汐模型开放边界条件的最优控制,计算。方法。申请。方法。工程,102,367-387(1992)·Zbl 0767.76036号
[12] 邹,J。;谢伟伟。;Navon,I.M.,有限区域模型中数据同化的序贯开放边界控制,月。韦斯。评论,123,9,2899-2909(1995)
[13] 李,Z。;纳文,I.M。;侯赛尼,M.Y。;Le Dimet,F.X.,通过抽吸和吹送对气缸尾流的最佳控制,计算机和流体,32,2149-171(2003)·Zbl 1151.76443号
[14] H.G.Arango、A.M.Moore、A.J.Miller、B.D.Cornuelle、E.Di Lorenzo和D.J.Neilson,《ROMS切线线性和伴随模型:综合海洋预测和分析系统》,http://marine.rutgers.edu/po/index.php?model=roms; H.G.Arango、A.M.Moore、A.J.Miller、B.D.Cornuelle、E.Di Lorenzo和D.J.Neilson,《ROMS切线线性和伴随模型:综合海洋预测和分析系统》,http://marine.rutgers.edu/po/index.php?model=roms
[15] 葛贾兹,I.Yu。;Copeland,G.J.M.,《自由表面流体流动的伴随灵敏度分析》,《国际数值杂志》。方法。流体,471027-1034(2005)·Zbl 1134.86006号
[16] 摩尔,A.M。;Arango,H.G。;Miller,A.J。;科努埃尔,B.D。;迪·洛伦佐(Di Lorenzo),E。;Neilson,D.J.,基于区域海洋模型切线线性和伴随分量的综合海洋预测和分析系统,海洋建模,7227-258(2004)
[17] 布莱奥,E。;Debreu,L.,从特征变量的角度重新审视开放边界条件,海洋建模,9,3231-252(2005)
[18] Mohammadi,B。;Pironneau,O.,《流体力学中的形状优化》,年。流体力学版次。,36, 11, 1-25 (2004)
[19] 索科洛夫斯基,J。;Zochowski,A.,关于形状优化中的拓扑导数,SIAM J.Control Optim。,37, 1251-1272 (1999) ·Zbl 0940.49026号
[20] A.詹姆逊,基于伴随法的气动外形优化; A.詹姆逊,基于伴随法的气动外形优化
[21] Van Brummelen,E.H。;Segal,A.,用伴随优化形状设计方法对稳定自由表面流动进行数值求解,国际J·数值。方法。流体,41,3-27(2003)·Zbl 1025.76039号
[22] 北卡罗来纳州韦迪。;Smolarkiewicz,P.K.,根据时间相关曲线边界上的坐标变换扩展Gal-Chen Somerville地形,J.Comp。物理。,193, 1-20 (2003) ·Zbl 1117.76307号
[23] Hedstrom,G.W.,非线性双曲方程组的非反射边界条件,J.Comp。物理。,30, 222-237 (1979) ·Zbl 0397.35043号
[24] Sedenko,V.I.,理想不可压缩非均匀流体和理想正压流体(以自由表面为边界)上欧拉流动方程初边值问题的可解性,英文译本,俄罗斯科学院。科学。数学学士。,83, 2, 347-368 (1995)
[25] Solonnikov,V.A.,自由表面边界粘性不可压缩流动动力学问题的可解性,连续介质动力学,23,123-128(1975)
[26] Oliger,J。;Sandstrom,A.,流体力学中一些初边值问题的理论和实践方面,SIAM J.Appl。数学。,35, 419-446 (1978) ·Zbl 0397.35067号
[27] Lions,J.L。;特玛姆,R。;Wang,S.,关于大尺度海洋方程,非线性,51007-1053(1992)·兹比尔0766.35039
[28] 特玛姆,R。;Tribbia,J.,《原始方程和Boussinesq方程的开放边界条件》,J.Atmos。科学。,60, 2647-2660 (2003)
[29] C.Hirt、B.Nichols和N.Romero,SOLA-A瞬态流体流动数值求解算法,技术报告LA-5852,洛斯阿拉莫斯国家实验室,新墨西哥州洛斯阿拉莫斯,(1975)。;C.Hirt、B.Nichols和N.Romero,《SOLA-A瞬态流体流动数值解算法》,《技术报告LA-5852》,Los-Alamos国家实验室,新墨西哥州洛斯阿拉莫斯,(1975年)。
[30] 纳文,I.M。;邹,X。;德伯,J。;Sela,J.,NMC谱模型绝热版本的变分数据同化,Mon。《天气评论》,1201433-1446(1992)
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