×

三维六面体网格上可压缩流动的预处理无Jacobian Newton-Krylov间断Galerkin方法研究。 (英语) Zbl 1488.65276号

摘要:存储需求和计算效率一直是不连续Galerkin(DG)方法在实际应用中高效实现的挑战。本文在三维可压缩Euler和Navier-Stokes方程的DG离散化背景下,发展了一种完全隐式的无Jacobian-Free Newton-Krylov(JFNK)方法。与基于Jacobian的方法相比,Jacobian-Free方法节省了对DG方法非常重要的雅可比矩阵的存储。研究了三种类型的预处理器,其中块对角预处理器需要最少的存储,而块LU-SGS和ILU0预处理器需要更多的存储,但计算效率更高。针对当前求解器的稳定性,采用了隐式时间步长策略,该算法基于六面体空间网格,并使用非线性求解器包Kinsol来提高计算效率和鲁棒性。数值结果表明,与基于雅可比矩阵的方法相比,预处理的JFNK-DG求解器可以显著降低存储需求,而不会显著降低精度或效率。此外,作为效率和存储需求之间的良好折衷,ILU0预处理器显示了所提出的预处理器的最佳选择。

MSC公司:

6500万06 含偏微分方程初值和初边值问题的有限差分方法
65M60毫米 涉及偏微分方程初值和初边值问题的有限元、Rayleigh-Ritz和Galerkin方法
65N30型 含偏微分方程边值问题的有限元、Rayleigh-Ritz和Galerkin方法
65F08个 迭代方法的前置条件
65层10 线性系统的迭代数值方法
76D05型 不可压缩粘性流体的Navier-Stokes方程
35季度30 Navier-Stokes方程

软件:

硝酸盐;日晷
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: 内政部

参考文献:

[1] B.COCKBURN和C.W.SHU,守恒定律V的Runge-Kutta间断Galerkin有限元方法:多维系统,J.Compute。物理。,141(1998),第199-224页·Zbl 0920.65059号
[2] B.COCKBURN和C.W.SHU,含时对流扩散系统的局部不连续伽辽金方法,SIAM J.Numer。分析。,35(1998年),第2440-2463页·Zbl 0927.65118号
[3] F.BASSI和S.REBAY,二维欧拉方程的高精度间断有限元解,J.Compute。物理。,138(1997),第251-285页·Zbl 0902.76056号
[4] R.HARTMANN,J.HELD和T.LEICHT,RANS和k-ω湍流模型方程的基于伴随的误差估计和自适应网格细化,J.Compute。物理。,230(2011年),第4268-4284页·Zbl 1343.76044号
[5] LAIPING ZHANG、MING LI和WEI LIU等人,二维任意网格上可压缩流的高阶DG/FV格式的隐式算法,Commun。计算。物理。,17(2015),第287-316页·Zbl 1373.76109号
[6] 王龙琴,陆洪强,吴义钊,混合网格上N-S方程的高阶间断Galerkin解,中国J·Theoret。申请。机械。,45(2013年),第987-991页。
[7] H.LU和Q.SUN,用高阶间断Galerkin方法进行冲击捕获的直接hp自适应策略,Adv.Appl。数学。机械。,6(2014年),第135-144页。
[8] 吕洪华,徐义达,高玉坤等人,曲面网格上二维时域麦克斯韦方程的高阶间断Galerkin方法,Advv.Appl。数学。机械。,8(2016),第104-116页·Zbl 1488.65443号
[9] 姜振华,颜春燕,余钧,基于H-WENO型限制器的隐式高阶间断Galerkin方法在粘性定常流动模拟中的应用,机械学报。Sinica,29(2013),第526-533页·Zbl 1346.76069号
[10] Y.SAAD和M.H.SCHULTZ,GMRES:求解非对称线性系统的广义最小残差算法,SIAM J.Sci。计算。,7(1986年),第856-869页·Zbl 0599.65018号
[11] 王振杰,非结构网格上Euler和Navier-Stokes方程的高阶方法,进步航空科学。,40(2002),第1969-1978页。
[12] B.LANDMANN,M.KESSLER和S.WAGNER等人,层流和湍流的并行高阶不连续Galerkin代码,计算。《流体》,37(2008),第427-438页·Zbl 1237.76071号
[13] S.AHMED、C.E.GOODYER和D P.K.JIMACK,全耦合弹流润滑问题的有效预处理迭代解,应用。数字。数学。,62(2012),第649-663页·Zbl 1329.76074号
[14] L.T.DIOSADY和D.L.DARMOFAL,Navier-Stokes方程不连续Galerkin解的预处理方法,J.Comput。物理。,228(2009),第3917-3935页·Zbl 1185.76812号
[15] P.O.PERSSON和J.PERAIRE,Navier-Stokes方程间断Galerkin离散的Newton-GMRES预处理,SIAM J.Sci。计算。,30(2008),第2709-2733页·Zbl 1362.76052号
[16] H.LUO,J.D.BAUM和R.LÙHNER,非结构网格上可压缩流动的快速无矩阵隐式方法,J.Compute。物理。,146(1998),第664-690页·Zbl 0931.76045号
[17] F.BASSI,A.CRIVELLINI和S.REBAY等人,雷诺平均Navier-Stokes和k−w湍流模型方程的间断Galerkin解,计算。《流体》,34(2005),第507-540页·Zbl 1138.76043号
[18] A.CRIVELLINI和F.BASSI,粘性和湍流空气动力学模拟的隐式无矩阵间断Galerkin解算器,计算。《流体》,50(2011),第81-93页·Zbl 1271.76164号
[19] P.J.CAPON和P.K.JIMACK,有限元法产生的系统的不精确牛顿法,应用。数学。莱特。,10(1997),第9-12页·Zbl 0883.65045号
[20] P.RASETARINERA和M.Y.HUSSAINI,一种有效的隐式非连续谱Galerkin方法,J.Compute。物理。,172(2001),第718-738页·Zbl 0986.65093号
[21] P.K.JIMACK和M.A.WALKLEY,计算工程中线性系统的异步并行求解器,计算。《技术评论》,3(2011),第1-20页。
[22] D.A.KNOLL和D.E.KEYES,《无雅可比牛顿-克利洛夫方法:方法和应用调查》,J.Compute。物理。,193(2004),第357-397页·Zbl 1036.65045号
[23] 谢永霞,H.LUO和R.NOURGALIEV,基于隐式Hermite WENO重构的四面体网格上不连续Galerkin方法,计算。《流体》,96(2014),第406-421页·Zbl 1390.65121号
[24] P.N.BROWN和Y.SAAD,非线性方程组的混合Krylov方法,SIAM J.Sci。统计师。计算。,11(1990年),第450-481页·Zbl 0708.65049号
[25] A.C.HINDMARSH、P.N.BROWN和K.E.GRANT等人,SUNDIALS:非线性和微分/代数方程求解器套件,ACM Trans。数学。软件(TOMS),31(2005),第363-396页·Zbl 1136.65329号
[26] M.PERNICE和H.F.WALKER,NITSOL:非线性系统的牛顿迭代求解器,SIAM J.Sci。计算。,19(1998年),第302-318页·Zbl 0916.65049号
[27] E.F.TORO、M.SPRUCE和W.SPEARES,HLL-Riemann解算器中接触面的恢复,冲击波,4(1994),第25-34页·Zbl 0811.76053号
[28] P.L.ROE,近似黎曼解算器,参数向量和差分格式,J.Comput。物理。,43(1981年),第357-372页·Zbl 0474.65066号
[29] D.N.ARNOLD,F.BREZZI和B.COCKBURN等人,椭圆问题间断Galerkin方法的统一分析,SIAM J.Numer。分析。,39(2002),第1749-1779页·Zbl 1008.65080号
[30] J.PERAIRE和P.O.PERSSON,椭圆问题的紧致间断Galerkin(CDG)方法,SIAM J.Sci。计算。,43(2007),第1-41页。
[31] WANGLONG QIN,HONGQIANG LU和YIZHAO WU ET AL.,用于三维模拟的凝聚高阶网格上的隐式不连续伽辽金方法,中国航空杂志,29(2016),第1496-1505页。
[32] Y.XIA,H.LUO AND R.NOURGALIEV,基于四面体网格上可压缩流自动微分的隐式重建间断Galerkin方法,(2013),报告编号:AIAA-2013-0687。
[33] Q.WEI、H.J.LU和J.J.FAN,基于物联网的Wirelss传感器网络定位技术,《指挥信息系统与技术》,第5期(2014年),第22-26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。