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光滑解流体动力学问题的基于区域分解的指数时间差分方法。 (英语) Zbl 1458.76070号

摘要:指数时间差分法(ETD)最近被引入到气体动力学问题中,通过该方法可以获得相对于流行的TVD Runge-Kutta格式的显著加速。本文介绍了一种局部ETD时间推进方法,用于求解具有光滑解的流体动力学问题,该方法具有自然并行性的特点。讨论了四种ETD格式与加权本质无振荡空间离散格式的应用,在这种情况下,使用链式规则获得近似解析的雅可比矩阵,并使用Krylov子空间投影方法近似矩阵指数计算。对于大规模仿真,基于重叠区域分解方法,引入了四种ETD方案的局部版本。采用可加性Schwarz迭代对多域问题进行解耦,并在每个时间步长的子域上求解平稳问题。对几个一维和二维问题的数值试验表明,该方法是准确和有效的。Schwarz迭代不会增加太多的计算量,当重叠大小足够大时,局部ETD方法的数值误差会收敛。

MSC公司:

76M20码 有限差分方法在流体力学问题中的应用
65M55型 多重网格方法;涉及偏微分方程初值和初边值问题的区域分解

软件:

Expokit公司
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: 内政部

参考文献:

[1] David,A.P.,常微分方程数值积分的指数方法,Commun ACM,6491-493(1963)·兹比尔0117.11204
[2] Beylkin,G。;Keiser,J.M。;Vozovoi,L.,解非线性偏微分方程的一类新的时间离散格式,计算物理杂志,147362-387(1998)·Zbl 0924.65089号
[3] Hochbruck,M。;Ostermann,A.,半线性抛物问题的显式指数龙格库塔方法,SIAM J Numer Ana,43,1069-1090(2005)·Zbl 1093.65052号
[4] 考克斯,S.M。;Matthnews,P.C.,刚性系统的指数时间差分,计算物理杂志,176430-455(2002)·Zbl 1005.65069号
[5] 张,X。;Yang,D.H。;Song,G.J.,解二维地震波方程的近似解析指数时间差分法,地球科学,27,57-77(2014)
[6] 李世杰。;王振杰。;Ju,L.L。;Luo,L.S.,非定常流和定常流的二阶指数时间积分器显式大时间步进,第55届AIAA ASM(2018)
[7] 库兰特,R。;弗里德里希斯(Friedrichs,K.)。;Lewy,H.,《关于数学物理的偏微分方程》,IBM J Res Dev,11,215-234(1928)·Zbl 0145.40402号
[9] 蔡小川。;Sarkis,M.,一般稀疏线性系统的限制可加性schwarz预条件,SIAM科学计算杂志,21792-797(1999)·Zbl 0944.65031号
[10] Hoang,T.T。;Ju,L.L。;Wang,Z.,扩散问题的重叠局部指数时间差分方法,Comm Math Sci(2017)
[11] 蒋国胜(Jiang,G.S.)。;Shu,C.W.,加权ENO方案的有效实施,《计算物理杂志》,126202-228(1996)·Zbl 0877.65065号
[12] Saad,Y.,矩阵指数算子的krylov子空间逼近分析,SIAM J Numer Ana,29209-228(1992)·Zbl 0749.65030号
[13] Roger,B.S.,Expokit:计算矩阵指数的软件包,ACM Trans Math Softw,24,130-156(1998)·Zbl 0917.65063号
[14] 王振杰。;Fidkowski,K.J。;Abgrall,R.,《高阶CFD方法:现状与展望》,国际数值计算流体杂志,72,811-845(2013)·Zbl 1455.76007号
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