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双曲偏微分方程组的自适应移动网格中心迎风格式:应用于可压缩欧拉方程和颗粒流体动力学。 (英语) Zbl 1499.65460号

摘要:我们为一维和二维双曲守恒律和平衡律系统引入了自适应移动网格中心迎风格式。建议的方法包括三个步骤。首先,通过在一维非均匀网格或二维结构化四边形网格上用二阶半离散中心迎风格式求解所研究的系统,得到了问题的解。当进化步骤完成时,根据移动网格微分方程重新分配网格点。最后,将进化解以保守的方式投影到新网格上。由此产生的自适应移动网格方法应用于气体动力学和颗粒流体动力学系统的一维和二维欧拉方程。我们的数值结果表明,在这两种情况下,自适应移动网格中心迎风格式的性能都优于均匀网格格式。

MSC公司:

6500万08 含偏微分方程初值和初边值问题的有限体积法
65M50型 涉及偏微分方程初值和初边值问题数值解的网格生成、细化和自适应方法
76个M12 有限体积法在流体力学问题中的应用
35升65 双曲守恒律
35L67型 双曲方程的激波和奇异性
第31季度35 欧拉方程
76N15型 气体动力学(一般理论)
76T25型 颗粒流
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: 内政部

参考文献:

[1] 贝克特,G。;Mackenzie,JA,奇异摄动边值问题在等距网格上有限差分近似的收敛性分析,应用。数字。数学。,35, 87-109 (2000) ·Zbl 0963.65086号
[2] Beljadid,A。;Mohammadian,A。;Kurganov,A.,《浅水流动的Well-balanced保正cell-vertex中心迎风格式》,计算。流体,136193-206(2016)·Zbl 1390.76395号
[3] Ben-Artzi,M。;Falcovitz,J.,计算流体动力学中的广义黎曼问题,剑桥应用和计算数学专著(2003)第11卷,剑桥:剑桥大学出版社,剑桥·Zbl 1017.76001号
[4] MJ Berger;Colella,P.,《冲击流体动力学的局部自适应网格细化》,J.Compute。物理。,82, 64-84 (1989) ·Zbl 0665.76070号
[5] MJ Berger;LeVeque,RJ,使用双曲线系统的波传播算法进行自适应网格细化,SIAM J.Numer。分析。,35, 2298-2316 (1998) ·Zbl 0921.65070号
[6] MJ Berger;Oliger,J.,双曲型偏微分方程的自适应网格加密,J.Compute。物理。,53, 484-512 (1984) ·Zbl 0536.65071号
[7] Bouchut,F.,双曲守恒律有限体积方法的非线性稳定性和源的井平衡方案,数学前沿(2004),巴塞尔:Birkhäuser Verlag,巴塞尔·Zbl 1086.65091号
[8] 内华达州Brilliantov;Pöschel,T.,颗粒气体动力学理论,牛津研究生文集(2004),牛津:牛津大学出版社,牛津·兹比尔1155.76386
[9] Bryson,S。;Epshteyn,Y。;库加诺夫,A。;Petrova,G.,圣维南系统三角网格上的保正中心迎风格式,M2AN数学模型。数字。分析。,45, 423-446 (2011) ·兹比尔1267.76068
[10] 曹伟。;黄,W。;Russell,R.,基于移动网格PDE的自适应有限元方法,J.Compute。物理。,149221-244(1999年)·Zbl 0923.65062号
[11] 杜瓦,J。;库加诺夫,A。;Leopold,M.,可压缩欧拉方程基于压力的自适应指示器,数值。方法部分微分方程。,31, 1844-1874 (2015) ·Zbl 1331.76078号
[12] 唐,W-S;高,Z。;李,P。;Wen,X.,双曲守恒律的带共轭Fourier激波检测算法的混合紧-WENO有限差分格式,SIAM J.Sci。计算。,38,A691-A711(2016)·Zbl 1382.65241号
[13] Dvinsky,AS,黎曼流形上调和映射的自适应网格生成,J.Compute。物理。,95, 450-476 (1991) ·Zbl 0733.65074号
[14] 福克森,I。;Meerson,B。;阿萨夫,M。;Livne,E.,自由冷却非弹性气体理想流体动力学中密度奇点的形成:精确解族,Phys。流体,19093303(2007)·Zbl 1182.76253号
[15] Godlewski,E。;Raviart,P-A,双曲守恒律系统的数值逼近,《应用数学科学》(1996)第118卷,纽约:Springer-Verlag,纽约·Zbl 0860.65075号
[16] 哥特利布,S。;舒,C。;Tadmor,E.,强稳定性保持高阶时间离散化方法,SIAM Rev.,43,89-112(2001)·Zbl 0967.65098号
[17] 哥特利布,S。;Ketcheson,D。;Shu,C-W,《强稳定性保持Runge-Kutta和多步时间离散化》(2011),新泽西州哈肯萨克:新泽西州世界科学出版有限公司·Zbl 1241.65064号
[18] 吉蒙德,J-L;Popov,B.,《从上面快速估计欧拉方程黎曼问题中的最大波速》,J.Compute。物理。,321908-926(2016)·Zbl 1349.76769号
[19] 韩,E。;李,J。;Tang,H.,自适应GRP格式的精度和可压缩Euler方程二维Riemann问题的模拟,Commun。计算。物理。,10, 577-606 (2011) ·兹比尔1373.76130
[20] 黄,W。;Russell,RD,自适应移动网格方法,应用数学科学(2011)第174卷,纽约:Springer,纽约·兹比尔1227.65090
[21] 黄,W。;Sun,W.,《可变网格自适应》。二、。误差估计和监测函数,J.Comput。物理。,184, 619-648 (2003) ·Zbl 1018.65140号
[22] Jin,C。;Xu,K.,二维粘性流动的自适应网格方法,J.Compute。物理。,218, 68-81 (2006) ·Zbl 1158.76417号
[23] Jin,C。;Xu,K.,用于粘性流计算的欧拉空间统一移动网格气动方法,J.Compute。物理。,222, 155-175 (2007) ·Zbl 1216.76046号
[24] 卡尔尼,S。;库加诺夫,A。;Petrova,G.,双曲线系统自适应算法的平滑度指标,J.Compute。物理。,178, 323-341 (2002) ·Zbl 0998.65092号
[25] Kröner,D.,《守恒定律的数值格式》,Wiley-Teubner系列《数值数学进展》(1997),奇切斯特:Wiley,Chichester·Zbl 0872.76001号
[26] 库加诺夫,A。;Lin,C-T,关于中央迎风格式中数值耗散的减少,Commun。计算。物理。,2, 141-163 (2007) ·Zbl 1164.65455号
[27] 库加诺夫,A。;Petrova,G.,双曲守恒律系统三角网格上的中心迎风格式,数值。方法部分微分方程。,21, 536-552 (2005) ·Zbl 1071.65122号
[28] 库加诺夫,A。;Tadmor,E.,非线性守恒定律和对流扩散方程的新高分辨率中心格式,J.Compute。物理。,160, 241-282 (2000) ·Zbl 0987.65085号
[29] 库加诺夫,A。;Tadmor,E.,《无黎曼问题求解器的气体动力学二维黎曼问题的求解》,Numer。方法部分微分方程。,18, 584-608 (2002) ·Zbl 1058.76046号
[30] 库加诺夫,A。;Noelle,S。;Petrova,G.,双曲守恒律和Hamilton-Jacobi方程的半离散中心迎风格式,SIAM J.Sci。计算。,23, 707-740 (2001) ·Zbl 0998.65091号
[31] LeVeque,RJ,《双曲问题的有限体积方法》,剑桥应用数学教材(2002),剑桥:剑桥大学出版社,剑桥·Zbl 1010.65040号
[32] RJ LeVeque;DL乔治;Berger,MJ,采用自适应精细有限体积方法的海啸建模,Acta Numer。,20, 211-289 (2011) ·Zbl 1426.76394号
[33] 李,P。;高,Z。;唐,W-S;Xie,S.,单域框架中双曲守恒律的混合Fourier压缩方法和加权本质非振荡有限差分格式,J.Sci。计算。,64, 670-695 (2015) ·兹比尔1326.65109
[34] Luding,S.,《走向二维致密、真实的颗粒介质》,非线性,22,R101-R146(2009)·Zbl 1422.76193号
[35] Nessyahu,H。;Tadmor,E.,双曲守恒律的非振荡中心差分,J.Compute。物理。,87, 408-463 (1990) ·Zbl 0697.65068号
[36] 鲍威尔,KG;罗伊,波兰;Quirk,J.,计算流体动力学的自适应梅什算法,计算流体力学的算法趋势,303-337(1991),纽约:Springer,纽约
[37] Puppo,G。;Semplice,M.,有限体积格式的数值熵和自适应性,Commun。计算。物理。,10, 1132-1160 (2011) ·Zbl 1373.76140号
[38] Rozanova,O.:非弹性气体理想流体力学的奇点精确解。在:双曲问题:理论,数值,应用,AIMS Ser第8卷。申请。数学。,美国数学研究所。科学。(AIMS),第899-906页。密苏里州斯普林菲尔德(2014)
[39] Rozanova,O.,自由冷却非弹性气体理想流体力学解中奇点的形成,非线性,251547-1558(2012)·Zbl 1241.35132号
[40] Shirkhani,H。;Mohammadian,A。;O.Seidou。;Kurganov,A.,非结构化四边形网格上浅水方程的一个良好平衡的保正中心迎风格式,计算。流体,126,25-40(2016)·Zbl 1390.76516号
[41] Sweby,PK,使用通量限制器实现双曲守恒律的高分辨率方案,SIAM J.Numer。分析。,21, 995-1011 (1984) ·兹伯利0565.65048
[42] Tang,H。;Tang,T.,一维和二维双曲守恒律的自适应网格方法,SIAM J.Numer。分析。,41, 487-515 (2003) ·Zbl 1052.65079号
[43] Toro,EF,Riemann Solvers and Numerical Methods for Fluid Dynamics:A Practical Introduction(2009),柏林,海德堡:施普林格,柏林,海德堡·Zbl 1227.76006号
[44] Van Dam,A。;Zegeling,PA,《应用于磁流体力学一维双曲守恒定律的稳健移动网格有限体积法》,J.Compute。物理。,216526-546(2006年)·Zbl 1102.35358号
[45] Van Leer,B.,走向最终的保守差分方案。V.戈杜诺夫方法的二阶续集,J.Compute。物理。,32, 101-136 (1979) ·Zbl 1364.65223号
[46] Winslow,A.,非均匀三角形网格中拟线性泊松方程的数值解,J.Compute。物理。,1, 149-172 (1967) ·兹比尔0254.65069
[47] Xu,X。;镍、石墨。;Jiang,S.,基于WENO重构的非结构化网格上可压缩流动的高阶移动网格动力学方案,J.Sci。计算。,57278-299(2013)·Zbl 1282.76163号
[48] 张,X。;Shu,C-W,《关于满足标量守恒律高阶格式的极大值原理》,J.Compute。物理。,229, 3091-3120 (2010) ·Zbl 1187.65096号
[49] 张,X。;Shu,C-W,关于矩形网格上可压缩Euler方程的保正高阶间断Galerkin格式,J.Compute。物理。,229, 8918-8934 (2010) ·Zbl 1282.76128号
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