Ed Bueler先生 自由边界流体层的守恒定律。 (英语) Zbl 1483.35131号 SIAM J.应用。数学。 81,第5期,2007-2032(2021). 本文考虑自由边界问题,该问题描述了薄流体层在固体上的运动。流体层所占据的域是未知的,流体的质量可以通过外部过程添加或移除。这些问题出现在地球物理和气候建模模型中。作者考虑了连续空间自由边界问题的离散时间序列。在单个时间步长下,给出了问题的弱公式。对于不同的通量,证明了时间步长问题的良好性。还考虑了完全离散化的数值模型。作者发现在固定边界的情况下,守恒定律有几个错误。导出了有限体积和有限元格式中守恒误差的可计算后验界。审核人:埃琳娜·弗洛洛娃(桑克特·佩特堡) MSC公司: 35K86型 非线性抛物方程和非线性抛物算子变分不等式的单侧问题 35升65 双曲守恒律 35问题35 与流体力学相关的PDE 65K15码 变分不等式及其相关问题的数值方法 76A20型 液体薄膜 76D27型 其他自由边界流;Hele-Shaw流量 76个M12 有限体积法在流体力学问题中的应用 35A35型 偏微分方程背景下的理论近似 关键词:流体动力学;气候模拟;变分不等式;自由边界;薄层;数值分析;守恒定律 软件:D爪;MPAS海洋;GEOCLAW公司 PDF格式BibTeX公司 XML格式引用 \textit{E.Bueler},SIAM J.应用。数学。81,第5号,2007--2032(2021;Zbl 1483.35131) 全文: 内政部 arXiv公司 参考文献: [1] T.Albrecht、M.Martin、M.Haseloff、R.Winkelmann和A.Levermann,冰架崩解锋亚脊尺度运动的参数化,《冰球》,5(2011),第35-44页。 [2] R.Alexander,刚性常微分方程的对角隐式Runge-Kutta方法,SIAM J.Numer。分析。,14(1977年),第1006-1021页·Zbl 0374.65038号 [3] R.Alonso、M.Santillana和C.Dawson,《浅水方程的扩散波近似》,《欧洲应用杂志》。数学。,19(2008),第575-606页·Zbl 1154.35428号 [4] U.Ascher和L.Petzold,常微分方程和微分代数方程的计算机方法,SIAM,费城,1998年·Zbl 0908.65055号 [5] A.Aschwanden、E.Bueler、C.Khroulev和H.Blatter,《冰川和冰盖的焓公式》,J.Glaciol。,58(2012),第441-457页。 [6] J.W.Barrett和W.B.Liu,拉普拉斯有限元逼近,数学。公司。,61(1993),第523-537页·Zbl 0791.65084号 [7] S.Benson和T.Munson,大规模应用的灵活互补求解器,Optim。方法软件。,21(2006),第155-168页·Zbl 1181.90255号 [8] D.Brinkerhoff、M.Truffer和A.Aschwanden,沉积物运移驱动潮水冰川周期,自然公社。,8 (2017). [9] E.Bueler,浅冰近似的稳定有限体积元格式,J.Glaciol。,62(2016),第230-242页。 [10] E.Bueler和W.van Pelt,《平行冰盖模型中的质量守恒冰下水文》,0.6版,Geosci。《模型开发》,8(2015),第1613-1635页。 [11] 蔡志伟,关于有限体积元法,数值。数学。,58(1990年),第713-735页·Zbl 0731.65093号 [12] N.Calvo、J.Durany和C.Vaázquez,自由边界模型冰盖剖面的数值计算,应用。数字。数学。,35(2000),第111-128页·Zbl 0982.76057号 [13] J.Diaz和E.Schiavi,《关于冰川学中产生自由边界的退化抛物线/双曲线系统》,《非线性分析》。理论方法应用。,38(1999),第649-673页·Zbl 0935.35179号 [14] D.Egholm和S.Nielsen,冰盖和冰川自适应有限体积解算器,J.Geophys。《地球表面研究》,115(2010)。 [15] H.C.Elman、D.J.Silvester和A.J.Wathen,《有限元和快速迭代求解器:在不可压缩流体动力学中的应用》,第二版,牛津大学出版社,牛津,2014年·Zbl 1304.76002号 [16] L.Evans,偏微分方程,第二版,美国数学学会,普罗维登斯,RI,2010年·Zbl 1194.35001号 [17] R.E.Ewing、T.Lin和Y.Lin,关于基于分段线性多项式的有限体积元方法的准确性,SIAM J.Numer。分析。,39(2002),第1865-1888页·Zbl 1036.65084号 [18] F.Facchinei和J.-S.Pang,《有限维变分不等式和互补问题》,第1卷,施普林格出版社,纽约,2003年·Zbl 1062.90002号 [19] A.Friedman,变分不等式和自由边界问题,Wiley,纽约,1982年·Zbl 0564.49002号 [20] D.L.George和R.M.Iverson,一个深度平均的碎屑流模型,其中包括不断演变的扩容效应。二、。数值预测和实验测试,Proc。A、 470(2014)·Zbl 1371.86007号 [21] D.Gilbarg和N.Trudinger,《二阶椭圆偏微分方程》,施普林格,纽约,2001年·Zbl 1042.35002号 [22] R.Glowinski和A.Marroco,《Sur l’A approximation》,《par e®le®ments finishs d’ordre un》,《et la re®solution》,par pe®nalisation-qualite®d’une classe de problèmes de Dirichlet non-line®aires》,ESAIM Math。模型。数字。分析。,9(1975年),第41-76页·Zbl 0368.65053号 [23] S.R.Idelsohn和E.On͂ate,用分步法求解自由表面流动时质量守恒的挑战:问题与解决方案,国际。J.数字。方法生物识别。工程,26(2010),第1313-1330页·Zbl 1274.76191号 [24] A.H.Jarosch、C.G.Schoof和F.S.Anslow,《在复杂地形上恢复浅层冰流模型的质量守恒》,《冰冻圈》,7(2013),第229-240页。 [25] G.Jouvet和E.Bueler,作为障碍物的稳定浅层冰盖问题:井位和有限元近似,SIAM J.Appl。数学。,72(2012),第1292-1314页·Zbl 1252.49005号 [26] G.Jouvet、E.Bueler、C.Gra¨ser和R.Kornhuber,海洋冰盖混合浅层模型的非光滑牛顿多重网格方法,载于《科学计算与应用的最新进展》,Contemp。数学。586,美国数学学会,普罗维登斯,RI,2013年,第197-205页·Zbl 1278.86011号 [27] G.Jouvet,J.Rappaz,E.Bueler和H.Blatter,通过能量最小化方法获得浅冰盖方程稳态解的存在性和稳定性,J.Glaciol。,57(2011),第345-354页。 [28] D.Kinderlehrer和G.Stampacchia,变分不等式及其应用导论,纯应用。数学。,学术出版社,纽约,1980年·Zbl 0457.35001号 [29] L.Kondic,薄膜重力驱动流动的不稳定性,SIAM Rev.,45(2003),第95-115页·Zbl 1127.76313号 [30] R.J.LeVeque,双曲问题的有限体积方法,剑桥文本应用。数学。,剑桥大学出版社,剑桥,2002年·Zbl 1010.65040号 [31] R.J.LeVeque、D.L.George和M.J.Berger,《采用自适应优化有限体积方法的海啸建模》,《数值学报》。,20(2011),第211-289页·Zbl 1426.76394号 [32] W.H.Lipscomb和E.C.Hunke,《使用增量重映射建模海冰运输》,《每月Wea》。第132版(2004年),第1341-1354页。 [33] R.M.Maxwell、L.E.Condon和S.J.Kollet,利用综合水文模型ParFlow v3,Geosci对美国大陆大部分地区的地下水和地表水进行高分辨率模拟。《模型开发》,8(2015),第923-937页。 [34] K.W.Morton,对流扩散问题的数值解,CRC出版社,佛罗里达州博卡拉顿,2018年。 [35] K.W.Morton和D.F.Mayers,《偏微分方程的数值解:导论》,第二版,剑桥大学出版社,剑桥,2005年·Zbl 1126.65077号 [36] I.Peral,拉普拉斯方程解的多重性,《第二国际泛函分析与微分方程应用学校笔记》,ICTP-Trieeste,1997年。 [37] D.Porter和D.Stirling,《积分方程:实用处理,从谱理论到应用》,剑桥大学出版社,剑桥,1990年·Zbl 0714.45001号 [38] P.A.Raviart,《确定方程的解决方案抛物线非线性艾利斯》,J.Funct。分析。,5(1970年),第299-328页·Zbl 0199.42401号 [39] T.Ringler、M.Petersen、R.Higdon、D.Jacobsen、P.Jones和M.Maltrud,全球海洋建模的多分辨率方法,海洋模型。,69(2013),第211-232页。 [40] C.Schoof、I.J.Hewitt和M.A.Werder,冰下排水模型中的浮选和自由表面流。第一部分:分布式排水,《流体力学杂志》。,702(2012),第126-156页·Zbl 1248.76137号 [41] A.Thorndike、D.Rothrock、G.Maykut和R.Colony,《海冰厚度分布》,J.Geophys。研究,80(1975),第4501-4513页。 [42] J.Thuburn,NWP和气候模型动力核心的一些保护问题,J.Compute。物理。,227(2008),第3715-3730页·Zbl 1132.86314号 [43] J.L.Vaízquez,《多孔介质方程》,牛津大学出版社,牛津,2007年·Zbl 1107.35003号 [44] R.Winkelmann、M.A.Martin、M.Haseloff、T.Albrecht、E.Bueler、C.Khroulev和A.Levermann,《波茨坦平行冰盖模型(PISM-PIK)第1部分:模型描述》,《冰球》,5(2011),第715-726页。 此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。