满足最大值原理的熵格式计算线性传输方程

茅德康等发展了熵格式计算一维双曲守恒型方程,熵格式具有超收敛性并且适合长时间计算.但是熵格式不满足最大值原理,在最值点处会出现过高或者过低现象.发展了满足最大值原理的熵格式并且对一维和二维线性传输方程进行了数值模拟,数值结果表明该格式在最值点不会出现过高过低现象而且不会发生非物理振荡.

线性传输方程带二次多项式重构的熵格式(英文)

最近几年来,茅德康等发展了一类有限体积格式计算偏微分方程[1,3-4,6-9].该类格式得到比较好的计算结果.在文[8]中王和茅提出一个满足两个守恒律和三个守恒律的熵格式计算线性发展方程,但是该格式是基于线性多项式重构.本文发展了一个基于二次多项式重构满足两个守恒律的熵格式.数值试验表明本文的格式在长时间计算方面优于文[8].

利用熵格式计算地下水溶质运移方程

用分裂法将地下水溶质运移方程分成对流方程和弥散方程,对流方程采用熵格式求解,弥散方程采用中心格式求解.数值试验表明,该格式不会产生过量问题,没有出现非物理振荡,数值弥散较小.

求解双曲守恒律方程的高阶WENO型熵相容格式的对比研究

本文采用五阶WENO重构方法,结合熵相容格式,得到求解双曲守恒律方程的高阶WENO型熵相容格式.数值实验证明了所得格式的鲁棒性.

求解一维理想磁流体方程的移动网格熵稳定格式

磁流体方程的数值求解在等离子体物理学、天体物理研究以及流动控制等领域具有重要意义,本文构造了用于求解理想磁流体动力学方程的基于移动网格的熵稳定格式,此方法将Roe型熵稳定格式与自适应移动网格算法结合,空间方向采用熵稳定格式对磁流体动力学方程进行离散,利用变分法构造网格演化方程并通过Gauss-Seidel迭代法对其迭代求解实现网格的自适应分布,在此基础上采用守恒型插值公式实现新旧节点上的量值传递,利用三阶强稳定Runge-Kutta方法将数值解推进到下一时间层。数值实验表明,该算法能有效捕捉解的结构(特别是激波和稀疏波),分辨率高,通用性好,具有强鲁棒性。

浅水波方程熵稳定格式的保平衡性

保平衡性是浅水波方程的一个重要性质,满足保平衡性的格式理论上能够准确捕捉稳态的微小扰动.针对带有底部地形源项的浅水波方程设计恰当的数值耗散算子并选择合适的源项离散方式以精确平衡非零通量与源项,构造了一类保平衡的高阶熵稳定格式,提出了高阶熵守恒格式以及熵稳定格式的保平衡性定理并给予理论证明.利用新格式计算几个典型的数值算例,数值结果表明新格式能够很好地处理稳态解的小扰动问题.

求解理想磁流体方程的四阶WENO型熵稳定格式

构造了一种用于求解理想磁流体方程的四阶熵稳定半离散有限体积格式.该格式空间方向上将高阶熵守恒通量与采用WENO重构的耗散项结合,得到高阶熵稳定通量.通过在耗散项中添加开关函数,使得数值通量具有更低的耗散并且高阶WENO重构满足符号性质.对用来控制磁场散度的源项采用中心格式离散,最终得到与熵守恒通量一致的高阶精度.几个一维、二维算例表明该格式无振荡,鲁棒性强,可以精确捕捉间断.

求解双曲守恒律方程的MUSCL-Hancock熵相容格式

本文提出了一种基于MUSCL-Hancock方法求解双曲守恒律方程的熵相容格式(EC-MHM格式),新格式在空间上利用MUSCL-Hancock方法对数据进行重构,并对重构后的斜率进行修正,得到高分辨率的熵相容通量;在时间上,利用双曲守恒律方程的差分形式更新下一时刻的值,更新下一时刻变量值时只需计算一次数值通量,从而提高了格式的计算效率;最后对不同的双曲守恒律方程进行数值模拟,结果表明,EC-MHM格式具有无振荡、高分辨率、高精度等良好特性。

浅水磁流体方程的高分辨率熵稳定格式

本文构造了一种求解浅水磁流体方程(Shallow Water Magnetohydrodynamics Equations,简称为SWMHD方程)的高分辨率熵稳定格式(ES2)。主要构造过程是将一种基于MUSCL (Monotone Up-stream-centred Scheme for Conservation Laws)型重构方法的新型斜率限制器应用于SWMHD方程的熵稳定格式(ES)中,得到了具有二阶精度的高分辨率熵稳定格式,该格式在间断区域通过合理控制耗散的方式有效地抑制了非物理现象的产生。将新构造的格式(ES2)和熵稳定格式(ES),熵守恒格式(C)应用于一维和二维SWMHD方程问题求解中,数值结果表明,该格式能够准确地捕捉解的结构,在光滑区域达到了高阶精度,且在间断区域没有非物理振荡。

浅水波方程组的熵稳定有限体积格式

本文针对非平底地形上的浅水波方程组,提出了一种高精度熵稳定有限体积格式。首先,我们构造了一个具有二阶精度的well-balanced的半离散熵守恒格式,该格式满足给定熵对的熵恒等式,并精确地保持静水稳态。本文的关键点是使通量梯度和源项的离散化相互匹配;其次,二阶熵守恒格式的可负担熵守恒通量对于最终的高阶格式也是至关重要的。然后,以二阶熵守恒格式为基本模块,实现了高阶well-balanced的半离散熵守恒格式。第三,通过在现有的熵守恒格式中添加适当的耗散项,提出了高阶精度的well-balanced的半离散熵稳定格式,该耗散项基于标度熵变量的加权本质非振荡重构,以克服熵守恒的数值振荡。最后,使用Runge-Kutta方法对半离散格式进行时间积分,以实现最终格式。用大量的数值结果说明所提出的格式满足离散熵不等式,具有良好的平衡性,保持了光滑解的真正高阶精度,并且能够很好地捕获稳态下的小扰动。

台阶重构的熵格式计算一维Euler方程组

本文设计了一个带三个台阶重构的熵格式,并和带一个台阶的熵格式相结合计算一维Euler方程组.对四个经典的数值算例进行了数值计算,并且与一阶Godunov格式以及二阶的ENO格式进行了数值比较,数值结果表明,本文的格式优于一阶的Godunov格式,和二阶ENO格式相当.

求解一维双曲守恒律方程的高分辨率格式

对于双曲守恒律方程,当存在激波或间断时,熵相容格式会出现非物理振荡,为抑制振荡同时提高格式的分辨率,利用限制器构造高分辨率格式,对已有的sweby及MC限制器进行改进,将改进后的限制器添加至熵相容格式中。在一维双曲守恒律上进行数值实验结果表明,所构造的高分辨率熵相容格式具有鲁棒性、无振荡性等良好特性。

基于移动网格的熵稳定格式

提出一种基于移动网格的熵稳定格式求解双曲型守恒律方程.该方法利用等分布原理得到新的网格分布,基于守恒型插值公式计算新的网格上的物理量,使用熵稳定数值通量和三阶强稳定Runge-Kutta时间推进方法得到下一时刻的数值解.数值算例表明该格式不仅能有效提高解在间断处的分辨率,而且能消除可能产生的伪振荡.

求解双曲守恒律方程的高分辨率熵相容格式

为提高熵相容格式的精度,利用限制器机制构造高分辨率格式,将构造的通量限制器插入熵相容格式,得到一类高分辨率熵相容格式.构造Euler方程高分辨率熵相容格式时,对熵相容格式中的几个参数做简单调整,提高了接触间断处的分辨率.将所得格式的数值结果与熵相容格式的数值结果比较表明,构造的高分辨率熵相容格式具有稳健和基本无振荡等特性.

求解浅水波方程的熵相容格式

提出了一种求解浅水波方程组的熵相容格式.在熵稳定通量中添加特征速度差分绝对值的项来抵消解在跨过激波时所产生的熵增,从而实现熵相容.新的数值差分格式具有形式简单、计算效率高、无需添加任何的人工数值粘性的特点.数值算例充分说明了其显著的优点.利用新格式成功地模拟了不同类型溃坝问题的激波、稀疏波传播及溃坝两侧旋涡的形成,是求解浅水波方程组较为理想的方法.

求解双曲守恒律方程的高分辨率熵稳定格式

熵稳定格式从物理概念出发,保证总熵关于时间耗散,在计算过程中无需进行熵修正,有效避免如膨胀激波,负压力等非物理现象,显示出独特的优点.通过插入限制器和在单元交界面处进行高阶重构,得到一类高分辨率的熵稳定格式.算例结果表明,格式具有可靠性,高精度和基本无振荡性等特点.

求解双曲守恒律方程的WENO型熵相容格式

通过在单元交界面处进行高阶WENO重构,得到了一种求解双曲型守恒律方程的WENO型熵相容格式。用该格式对一维Burgers方程和Euler方程进行数值模拟,结果表明,该格式具有高精度、基本无振荡性等特点。

高阶保号熵稳定格式

高阶熵稳定格式构造的一个核心任务是如何保证熵变量在进行高阶重构前后的符号不变.该文构造了高阶保号熵稳定格式(熵守恒通量采用Fjordholm方案,耗散部分的熵变量采用三阶紧致CWENO重构),证明了基于该重构的熵变量在跳跃间断处满足保号性.数值结果表明,该格式达到三阶精度、分辨率高、鲁棒性强且无振荡产生.

一维单个守恒型方程的二阶熵耗散格式

本文考虑一维单个守恒律方程,对其设计了一种非线性守恒型差分格式.此格式为二阶Godunov型的,用的是分片线性重构.重构函数的斜率是根据熵耗散得到的.格式满足熵条件,且数值实验表明格式具有非线性稳定性.在此格式中一个所谓的熵耗散函数起了很重要的作用,它在每个网格的计算中耗散熵.在文中我们给出了熵耗散函数应满足的条件,并给出了一种具体的构造形式.最后给出了一些数值算例,从中可看出熵耗散函数是如何抑制非物理振荡的,及格式对计算的有效性.

带源项浅水波方程的高分辨率熵稳定格式

提出了一种求解带源项浅水波方程的熵稳定格式.新格式利用通量限制函数将一阶熵稳定格式和高阶熵守恒格式结合,具有熵守恒格式和熵稳定格式的优点:在解的光滑区域具有高精度,在解的间断区域避免了非物理现象的产生,同时可以准确地捕捉激波,从而达到高分辨率的效果.利用新格式计算了一维和二维的经典算例,数值结果表明,新格式是模拟带源项浅水波方程的理想方法.