尚岳强;洪涛冉 具有非线性滑移边界条件的不可压流动的并行子网格稳定算法。 (英语) Zbl 1512.65274号 离散连续。动态。系统。,序列号。B类 28,编号7,4087-4107(2023). 本文针对具有非线性滑移边界条件的不可压流动,提出了一种并行子网格稳定算法。采用Uzawa迭代法处理非线性滑移边界条件引入的次微分属性。此外,利用有限元解的局部先验估计,从并行算法中导出近似解的误差界。本文的主要贡献是:●对具有非线性滑移边界条件的Navier-Stokes方程,采用全局子网格稳定有限元方法,给出了近似速度L_2范数和压力H_1范数的最优误差估计。●构造了一种用于模拟具有非线性滑移边界条件的Navier-Stokes方程的子网格稳定并行算法,该算法易于在现有序列软件的基础上实现,可以得到具有最佳渐近收敛性的近似解,并具有良好的并行性能。●使用稳定近似的局部先验估计,导出了理论收敛结果,并对所开发算法进行了算法缩放,为应用所提算法进行低阶仿真提供了理论指导。对具有非线性滑移边界条件的Navier-Stokes方程的数值结果表明了该算法的有效性,并验证了理论预测。审核人:Bülent Karasözen(安卡拉) MSC公司: 65N30型 含偏微分方程边值问题的有限元、Rayleigh-Ritz和Galerkin方法 65纳米15 涉及偏微分方程的边值问题的误差界 65N12号 含偏微分方程边值问题数值方法的稳定性和收敛性 2005年5月 并行数值计算 76D05型 不可压缩粘性流体的Navier-Stokes方程 76M10个 有限元方法在流体力学问题中的应用 关键词:不可压缩流;Navier-Stokes方程;非线性滑移边界条件;有限元法;子网格稳定;并行算法 软件:自由Fem++ PDF格式BibTeX公司 XML格式引用 \textit{Y.Shang}和\textit{H.Ran},离散Contin。动态。系统。,序列号。B 28,编号7,4087--4107(2023;Zbl 1512.65274) 全文: 内政部 参考文献: [1] 邱荣华,Navier-Stokes型变分不等式问题的两层牛顿迭代方法,Adv.Appl。数学。机械。,5, 36-54 (2013) ·Zbl 1262.65163号 ·doi:10.4208/aamm.11-m11188 [2] 李碧阳,特征值问题的局部和并行有限元离散,SIAM J.Sci。计算。,35, 2575-2597 (2013) ·Zbl 1292.65120号 ·数字对象标识代码:10.1137/130911883 [3] J.K.M.Djoko Mbehou,由阈值滑移边界条件驱动的斯托克斯和纳维-斯托克斯方程的有限元分析,Int.J.Numer。分析。型号。,4, 235-255 (2013) ·Zbl 1302.76100号 [4] X.Y.H.Y.Dong He Wei Zhang,基于单位分解法的不可压缩磁流体流动局部并行有限元算法,高级计算。数学。,44, 1295-1319 (2018) ·Zbl 1398.35146号 ·doi:10.1007/s10444-017-9582-4 [5] G.L.Du Zuo,Navier-Stokes问题基于双网格离散的单位分解并行格式,J.Sci。计算。,75, 1445-1462 (2018) ·Zbl 1395.65126号 ·doi:10.1007/s10915-017-0593-6 [6] 杜佐,斯托克斯问题的局部和并行有限元后处理方案,计算。数学。申请。,73129-140(2017)·Zbl 1368.76032号 ·doi:10.1016/j.camwa.2016.11.002 [7] H.V.E.J.R.R.Elman Howle Shadid Shuttleworth Tuminaro,不可压缩Navier-Stokes方程的并行块多级预条件的分类和比较,J.Compute。物理。,227, 1790-1808 (2008) ·Zbl 1290.76023号 ·doi:10.1016/j.jcp.2007.09.026 [8] L.C.Evans,偏微分方程阿默尔。数学。Soc.,1998年·Zbl 0902.35002号 [9] H.Fujita,摩擦型泄漏边界条件下的非静态斯托克斯流动,J.Compute。数学。,19, 1-8 (2001) ·Zbl 0993.76014号 [10] H.Fujita,摩擦型边界条件下Stokes流的相干分析,J.Comput。申请。数学。,149, 57-69 (2002) ·Zbl 1058.76023号 [11] H.Fujita,在泄漏或滑移边界条件下粘性不可压缩流体运动的数学分析,RIMS kokyuroku,888199-216(1994)·Zbl 0939.76527号 [12] V.Girault和P.A.Raviart,Navier-Stokes方程的有限元方法:理论和算法施普林格·弗拉格,柏林-海德堡,1986年·Zbl 0585.65077号 [13] J.-L.A.L.Guermond Marra Quartapelle,高雷诺数下二维非定常流动的子网格稳定投影法,计算。方法应用。机械。工程,195,5857-5876(2006)·Zbl 1121.76036号 ·doi:10.1016/j.cma.2005.08.016 [14] M.J.P.HanekŠístek Burda,不可压缩Navier-Stokes方程的多层BDDC,SIAM J.Sci。计算。,42359至383(2020)·Zbl 1457.65238号 ·doi:10.1137/19M1276479 [15] Y.L.Y.J.何梅尚崔,稳态Navier-Stokes方程的牛顿迭代并行有限元算法,科学学报。计算。,44, 92-106 (2010) ·Zbl 1203.76003号 ·doi:10.1007/s10915-010-9371-4 [16] Y.J.A.He Xu Zhou,Navier-Stokes问题的局部和并行有限元算法,J.Compute。数学。,24, 227-238 (2006) ·Zbl 1093.76035号 [17] Y.J.A.J.He Xu Zhou Li,Stokes问题的局部和并行有限元算法,数值。数学。,109, 415-434 (2008) ·兹比尔1145.65097 ·文件编号:10.1007/s00211-008-0141-2 [18] F.Hecht,《FreeFem++的新发展》,J.Numer。数学。,20, 251-265 (2012) ·Zbl 1266.68090号 [19] A.C.A.Heinlein Hochmuth Klawonn,不可压缩流体流动问题用GDSW粗空间的整体重叠Schwarz区域分解方法,SIAM J.Sci。计算。,41, 291-316 (2019) ·Zbl 1420.65034号 ·doi:10.1137/18M1184047 [20] T.L.K.Hughes Mazzei-Jansen,大涡模拟和变分多尺度方法,计算。视觉。科学。,3, 47-59 (2000) ·Zbl 0998.76040号 [21] V.约翰,不可压流动问题的有限元方法,斯普林格计算数学系列,51。斯普林格,查姆,2016年·Zbl 1358.76003号 [22] V.S.John Kaya,Navier-Stokes方程的有限元变分多尺度方法,SIAM J.Sci。计算。,26, 1485-1503 (2006) ·Zbl 1073.76054号 [23] T.Kashiwabara,关于摩擦型滑移或泄漏边界条件下非平稳Navier-Stokes方程的强解,J.Differ。Equ.、。,254, 756-778 (2013) ·Zbl 1253.35102号 ·doi:10.1016/j.jde.2012.09.015 [24] S.B.卡亚·里维尔。,求解稳态Navier-Stokes方程的双网格稳定方法,Numer。方法部分差异。Equ.、。,22, 728-743 (2010) ·Zbl 1089.76034号 ·doi:10.1002/num.20120年 [25] W.Layton,亚网格尺度涡流粘度和混合方法之间的联系,应用。数学。计算。,133, 147-157 (2002) ·Zbl 1024.76026号 ·doi:10.1016/S0096-3003(01)00228-4 [26] W.Layton,高雷诺数下不可压缩粘性流的求解算法,Vestnik Mosk。戈斯。塞尔维亚大学。,15, 25-35 (1996) [27] C.A.Le Roux Tani,门槛滑移边界条件下Navier-Stokes方程的稳态解,数学。方法应用。科学。,30, 595-624 (2007) ·Zbl 1251.76008号 ·doi:10.1002/mma.802 [28] 李安,带非线性滑移边界条件的Navier-Stokes方程的罚有限元方法,国际数值学报。方法流体,69550-566(2012) [29] 李安,Navier-Stokes型变分不等式问题的二层变分多尺度有限元方法,J.Compute。申请。数学。,290, 656-669 (2015) ·Zbl 1328.76022号 ·doi:10.1016/j.cam.2015.06.018 [30] 李安,非线性滑移边界条件下Navier-Stokes方程的二层压力投影有限元方法,应用。数字。数学。,61, 285-297 (2011) ·Zbl 1371.76094号 ·doi:10.1016/j.apnum.2010.10.005 [31] 李永康,第二类Stokes型变分不等式的Uzawa迭代法,数学学报。申请。罪。英语。序列号。,27, 303-316 (2011) ·Zbl 1211.35220号 ·doi:10.1007/s10255-011-0063-0 [32] Y.K.Li Li,具有非线性滑移边界条件的定常Navier-Stokes方程解的存在性,数学杂志。分析。申请。,381, 1-9 (2011) ·Zbl 1221.35282号 ·doi:10.1016/j.jmaa.2011.04.020 [33] 李永康,非线性滑移边界条件下二维Navier-Stokes方程的整体强解,J.Math。分析。申请。,393, 1-13 (2012) ·Zbl 1245.35083号 ·doi:10.1016/j.jmaa.2012.04.001 [34] Y.K.Li Li,非线性滑移边界条件下Navier-Stokes方程的压力投影稳定有限元法,计算,87,113-133(2010)·Zbl 1190.35176号 ·doi:10.1007/s00607-010-0078-z [35] Y.Z.C.Ma Zhang Ren,基于双网格离散的Navier-Stokes方程流函数形式的局部和并行有限元算法,应用。数学。计算。,175, 786-813 (2006) ·兹比尔1087.76068 ·doi:10.1016/j.amc.2005.07.067 [36] 邱浩,带非线性滑移边界条件的定常不可压Navier-Stokes方程的双网格稳定方法,应用。数学。计算。,332, 172-188 (2018) ·Zbl 1427.76142号 ·doi:10.1016/j.amc.2018.03.066 [37] H.L.H.S.邱梅刘卡特赖特,带摩擦边界条件的Navier-Stokes方程的缺陷修正稳定有限元方法,应用。数字。数学。,90, 9-21 (2015) ·Zbl 1326.76066号 ·doi:10.1016/j.apnum.2014.11.009 [38] 张海良,带摩擦边界条件的定常不可压Navier-Stokes方程的双网格变分多尺度算法,数值。方法部分差异。Equ.、。,33, 546-569 (2017) ·兹比尔1457.76058 ·doi:10.1002/num.22118 [39] 邱雪雪,带摩擦边界条件的非定常Stokes/Navier-Stokes方程的低阶稳定有限元方法,数学。方法应用。科学。,41, 2119-2139 (2018) ·Zbl 1448.65174号 ·doi:10.1002/mma.4738 [40] C.L.Roux,具有临界滑移边界条件的稳态Stokes流,数学。模型方法应用。科学。,15, 1141-1168 (2005) ·Zbl 1129.35424号 ·doi:10.1142/S0218205000686 [41] N.Saito,《关于摩擦型泄漏和滑移边界条件的Stokes方程:解的正则性》,Publ。RIMS,京都大学,40,345-384(2004) [42] Y.Shang,基于完全重叠区域分解的Navier-Stokes方程并行子网格稳定有限元方法,J.Math。分析。申请。,403667-679(2013)·Zbl 1426.76305号 ·doi:10.1016/j.jmaa.2013.02.060 [43] Y.Shang,稳态Navier-Stokes方程的一种新的二能级缺陷修正方法,J.Compute。申请。数学。,381, 113009 (2021) ·Zbl 1486.65264号 ·doi:10.1016/j.cam.2020.11309 [44] Y.Y.Shang He,稳态Navier-Stokes方程的并行Oseen线性化算法,计算。方法应用。机械。工程,209/212,172-183(2012)·Zbl 1243.76022号 ·doi:10.1016/j.cma.2011.11.003 [45] 秦尚杰,高雷诺数下不可压缩流动的并行有限元变分多尺度算法,应用。数字。数学。,117, 1-21 (2017) ·兹比尔1462.65198 ·doi:10.1016/j.apnum.2017.01.018 [46] Q.Y.Tang Huang,用有限元迭代法分析不可压缩磁流体流动的局部和并行算法,Commun。计算。物理。,25, 729-751 (2019) ·Zbl 1473.65317号 ·doi:10.4208/cicp.oa-2017-0153 [47] R.Temam,Navier-Stokes方程:理论与数值分析《北荷兰出版公司》,阿姆斯特丹-纽约-牛津出版社,1977年·Zbl 0383.35057号 [48] 王凯,高雷诺数下Navier-Stokes方程的一种新的缺陷修正方法,应用。数学。计算。,216, 3252-3264 (2010) ·Zbl 1425.35139号 ·doi:10.1016/j.amc.2011.04.050 [49] D.C.E.F.Xiao Heaney Fang,湍流区域分解非侵入降阶模型,计算。流体,182,15-27(2019)·Zbl 1411.76072号 ·doi:10.1016/j.compfluid.2019.02.012 [50] 黄福清,非线性特征值问题的局部并行多重网格方法,科学学报。计算。,82, 20 (2020) ·Zbl 1439.35155号 ·doi:10.1007/s10915-020-01128-w [51] J.A.Xu Zhou,基于双网格离散化的局部和并行有限元算法,数学。计算。,69, 881-909 (2000) ·Zbl 0948.65122号 ·doi:10.1090/S0025-5718-99-01149-7 [52] J.A.Xu Zhou,基于两个网格离散化的非线性问题的局部和并行有限元算法,高级计算。数学。,14, 293-327 (2001) ·Zbl 0990.65128号 ·doi:10.1023/A:1012284322811 [53] J.F.H.Yu Shi Zheng,基于单位分割的Stokes问题局部和并行有限元算法,SIAM J.Sci。计算。,36, 547-567 (2014) ·Zbl 1440.76091号 ·数字对象标识代码:10.1137/130925748 [54] Y.Y.Zhang He,不可压缩Navier-Stokes方程的亚脊模型评估,J.Compute。申请。数学。,234, 593-604 (2010) ·Zbl 1273.76082号 ·doi:10.1016/j.cam.2009.12.051 [55] Y.Y.L.X.张厚山东,定常不可压缩磁流体力学的局部和并行有限元算法,数值。方法部分差异。Equ.、。,1513-1539年(2017年)·Zbl 1394.65151号 ·doi:10.1002/num.22151 [56] 郑玉石,基于单位分解的不可压缩流动局部并行有限元算法,科学学报。计算。,65, 512-532 (2015) ·Zbl 1327.65249号 ·数字对象标识代码:10.1007/s10915-014-9979-x [57] K.Y.Zhou Shang,带非线性滑移边界条件的Navier-Stokes方程的并行迭代稳定有限元算法,国际数值杂志。方法。流体,93,1074-1109(2021)·doi:10.1002/fld.4920 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。