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广义Synge型状态方程相对论流体力学的高精度熵稳定格式。 (英语) Zbl 07794698号

摘要:文献中现有的所有相对论流体力学(RHD)的熵稳定(ES)格式都局限于理想状态方程(EOS),然而,由于与相对论动力学理论不一致,对于大多数相对论流来说,理想状态方程往往是一个较差的近似值。本文发展了RHD的高阶ES有限差分格式,其中包含一系列特殊EOS。我们首先为任意空间维度上具有一般Synge型EOS的RHD方程建立了一个熵对。我们严格证明了找到的熵函数是严格凸的,并导出了相关的熵变量,为设计熵守恒(EC)和ES格式奠定了基础。由于相对论效应,人们无法用保守变量明确表示原始变量、通量和熵变量。因此,这使得RHD方程的熵结构分析、熵凸性研究和EC数值通量的构建变得非常复杂。通过使用一组合适的参数变量,我们以统一的形式为一般Synge型EOS构造了新的两点EC通量。我们通过两点EC通量的线性组合获得了高阶EC格式。通过在EC格式中加入耗散项,基于(加权)基本无振荡重构,可以实现任意高阶精度ES格式。此外,基于RHD系统的标度特征向量,我们推导了一般Synge型EOS的一般耗散矩阵。我们还定义了单元界面处耗散矩阵的适当平均值,以确保生成的ES方案能够准确地解决静态接触不连续性。通过几个数值算例验证了我们在四种特殊EOS下的RHD格式的准确性和有效性。

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65升10 常微分方程边值问题的数值解
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