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嵌入成对显式Runge-Kutta格式。 (英语) Zbl 07690230号

摘要:最近,引入了成对显式Runge-Kutta(P-ERK)格式来加速局部稳定方程组的求解。P-ERK方案根据局部刚度标准使用不同数量的主动级,与经典的显式Runge-Kutta方案相比,大大降低了计算成本。在当前的工作中,我们提出了一个框架,用于在原始P-ERK公式中合并嵌入式对。通过设计,嵌入式方案的稳定性极限略小于相应的基础方案。当与合适的控制器结合时,可以利用基本解和嵌入解近似之间的差异来调整时间步长,使其尽可能接近但不超过基本方案的稳定极限。采用高阶通量重构方法对可压缩Navier-Stokes方程进行空间离散,给出了圆柱绕流、俯冲和俯仰NACA 0012翼型和失速NACA 0020翼型绕流的数值结果。结果表明,使用嵌入式P-ERK方案的自适应时间步长与参考数据的一致性很好,而在所有情况下,其计算成本都比经典嵌入式对低7倍。

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全文: 内政部

参考文献:

[1] Stetter,H.J.,常微分方程离散化方法分析(1973),Springer·Zbl 0276.65001号
[2] 海尔,E。;诺塞特,S.P。;Wanner,G.,求解常微分方程I:非奇异问题,计算数学中的Springer级数(1993),Springer Verlag:Springer Verlag Berlin Heidelberg·Zbl 0789.65048号
[3] 普林斯·P·J。;Dormand,J.R.,《高阶嵌入Runge-Kutta公式》,J.Comput。申请。数学。,7, 1, 67-75 (1981) ·Zbl 0449.65048号
[4] Bogacki,P。;Shampine,L.F.,《Runge-Kutta公式的3(2)对》,应用。数学。莱特。,2, 4, 321-325 (1989) ·Zbl 0705.65055号
[5] Söderlind,G.,《时间步长选择算法:自适应性、控制和信号处理》,应用。数字。数学。,56, 3, 488-502 (2006) ·Zbl 1089.65078号
[6] 费科特,I。;康德,S。;Shadid,J.N.,最佳显式强稳定性保持Runge-Kutta方法的嵌入对,J.Compute。申请。数学。,412,第114325条,第(2022)页·Zbl 1495.65115号
[7] 海尔,E。;Wanner,H.,求解常微分方程II-刚性和微分代数问题(1996),Springer·Zbl 0859.65067号
[8] 美国阿斯彻。;Ruuth,S.J。;Spiteri,R.J.,含时偏微分方程的隐式显式Runge-Kutta方法,应用。数字。数学。,25、2-3、151-167(1997年11月)·Zbl 0896.65061号
[9] Shoeybi,M。;Svärd先生。;哈姆,F.E。;Moin,P.,非结构化网格上可压缩流的DNS和LES的自适应隐式显式格式,J.Compute。物理。,229、17、5944-5965(2010年8月)·Zbl 1425.76108号
[10] Hundsdorfer,W。;Jaffré,J.,空间间断有限元的隐式显式时间步进,应用。数字。数学。,45, 2-3, 231-254 (2003) ·Zbl 1029.65115号
[11] Kanevsky,A。;Carpenter,M.H。;Gottlieb,D。;Hesthaven,J.S.,隐式显式高阶Runge-Kutta方法在间断Galerkin格式中的应用,J.Compute。物理。,225、2、1753-1781(2007年8月)·Zbl 1123.65097号
[12] 佛梅尔,公元前。;Nadarajah,S.,《高阶非结构化方法的自适应IMEX方案》,J.Compute。物理。,280, 261-286 (2015) ·Zbl 1349.76545号
[13] 佛梅尔,公元前。;Hedayati Nasab,S.,局部刚性系统的加速隐式显式Runge-Kutta格式,J.Compute。物理。,429,第110022条pp.(2021)·Zbl 07500754号
[14] Vermeire,B.C.,刚性方程组的成对显式Runge-Kutta格式,J.Compute。物理。,393, 465-483 (2019) ·Zbl 1452.65128号
[15] Hedayati Nasab,S。;Vermeire,B.C.,刚性方程组的三阶成对显式Runge-Kutta格式,J.Compute。物理。,468,第111470条pp.(2022)·兹伯利07578894
[16] Ketcheson,D。;Ahmadia,A.,初值问题数值积分的最优稳定性多项式,Commun。申请。数学。计算。科学。,7, 2, 247-271 (2012) ·Zbl 1259.65114号
[17] 佛梅尔,公元前。;Vincent,P.E.,《关于全离散通量重建方案的行为》,计算。方法应用。机械。工程,3151053-1079(2017)·Zbl 1439.65121号
[18] 佩雷拉,C.A。;Vermeire,B.C.,最优显式Runge-Kutta方法对高阶空间离散化的全离散分析,科学杂志。计算。,83, 63, 1-35 (2020) ·Zbl 1442.65221号
[19] Karypis,G。;Kumar,V.,《划分不规则图的快速高质量多级方案》,SIAM J.Sci。计算。,20,1359-392(1998年1月)·Zbl 0915.68129号
[20] Karypis,G.,接触/冲击计算的多约束网格划分,(PROC.SC2003(2003),ACM),56
[21] Huynh,H.T.,高阶格式的通量重建方法,包括间断Galerkin方法,(第18届AIAA计算流体动力学会议,第18届IAAA计算流体力学会议,AIAA 2007-4079(2007),美国航空航天研究所)
[22] 佛梅尔,公元前。;北卡罗来纳州洛比。;Vincent,P.E.,伪时间步进的最佳嵌入对Runge-Kutta方案,J.Compute。物理。,415,第109499条pp.(2020)·Zbl 1440.76086号
[23] 佛梅尔,公元前。;北卡罗来纳州洛比。;Vincent,P.E.,用高阶非结构化方法实现伪时间步进的最优Runge-Kutta格式,J.Compute。物理。,383, 55-71 (2019) ·Zbl 1451.65112号
[24] 帕萨尼,M。;Ketcheson,D。;Deconick,W.,用于波传播问题的谱差分方法的优化显式Runge-Kutta格式,SIAM J.Sci。计算。,35、2、A957-A986(2013年1月)·Zbl 1266.65157号
[25] Kubatko,E.J。;Yeager,B.A。;Ketcheson,D.I.,非连续Galerkin方法的最优保强稳定性Runge-Kutta时间离散,科学杂志。计算。,60、2、313-344(2014年8月)·Zbl 1304.65219号
[26] Gustafsson,K.,显式Runge-Kutta方法中步长选择的控制理论技术,ACM Trans。数学。软质。,17533-554(1991年)·Zbl 0900.65256号
[27] 佩雷拉,C.A。;Vermeire,B.C.,隐式大涡模拟的高阶单元类型的谱特性,科学杂志。计算。,85, 48, 1-38 (2020) ·Zbl 1457.65236号
[28] Ghoreshi,R。;Vermeire,B.C.,移动和变形域的基于漩涡的多项式自适应,计算。流体,231,第105160页(2021)条·Zbl 1521.76086号
[29] 莫里奇,M。;弗洛雷斯,O。;García-Villalba,M.,《低雷诺数下扑翼尾迹的三维不稳定性》,《国际热流杂志》,62,44-55(2016)
[30] Rosti,M.E。;Omidyeghaneh,M。;Pinelli,A.,斜升运动中机翼周围流动的直接数值模拟,Phys。流体,28,第025106条pp.(2016)
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