- Код статьи
- S3034533S0044466925040094-1
- DOI
- 10.7868/S303453325040094
- Тип публикации
- Статья
- Статус публикации
- Опубликовано
- Авторы
- Том/ Выпуск
- Том 65 / Номер выпуска 4
- Страницы
- 528-547
- Аннотация
- Для многомерного уравнения конвекции-диффузии с постоянными коэффициентами рассматриваются высокоточные бикомпактные схемы. На основе одной замены зависимых переменных и упрощенной постановки граничных условий строится новая реализация этих схем на регулярных декартовых сетках. В отличие от реализации, применявшейся ранее, она представляет собой многомерный бегущий счет, допускающий интерполяцию искомых функций на ребрах и гранях ячеек «на лету», то есть в процессе обхода последних. Благодаря этому свойству новая реализация обобщается на иерархические декартовы сетки с локальным адаптивным сгущением в зависимости от решения. Приводятся результаты тестирования вычислительного алгоритма в широких диапазонах числа Куранта и числа уровней адаптации, демонстрирующие высокий третий порядок точности. Библ. 31. Фиг. 9.
- Ключевые слова
- уравнение конвекции-диффузии компактные схемы бикомпактные схемы декартовы сетки адаптивное измельчение сетки высокий порядок точности
- Дата публикации
- 01.04.2025
- Год выхода
- 2025
- Всего подписок
- 0
- Всего просмотров
- 81
Библиография
- 1. Рогов Б.В., Михайловская М.Н. О сходимости компактных разностных схем // Матем. моделирование. 2008. Т. 20. № 1. С. 99–116.
- 2. Рогов Б.В., Михайловская М.Н. Монотонные бикомпактные схемы для линейного уравнения переноса // Матем. моделирование. 2011. Т. 23. № 6. С. 98–110.
- 3. Михайловская М.Н., Рогов Б.В. Монотонные компактные схемы бегущего счета для систем уравнений гиперболического типа // Ж. вычисл. матем. и матем. физ. 2012. Т. 52. № 4. С. 672–695.
- 4. Рогов Б.В. Высокоточная монотонная компактная схема бегущего счета для многомерных уравнений гиперболического типа // Ж. вычисл. матем. и матем. физ. 2013. Т. 53. № 2. С. 264–274.
- 5. Аристова Е.Н., Мартыненко С.В. Бикомпактные схемы Рогова для многомерного неоднородного линейного уравнения переноса при больших оптических толщинах // Ж. вычисл. матем. и матем. физ. 2013. Т. 53. № 10. С. 1684–1697.
- 6. Rogov B.V. Dispersive and dissipative properties of the fully discrete bicompact schemes of the fourth order of spatial approximation for hyperbolic equations // Appl. Numer. Math. 2019. V. 139. P. 136–155.
- 7. Chikitkin A.V., Rogov B.V. Family of central bicompact schemes with spectral resolution property for hyperbolic equations // Appl. Numer. Math. 2019. V. 142. P. 151–170.
- 8. Брагин М.Д., Рогов Б.В. Бикомпактные схемы для многомерного уравнения конвекции-диффузии // Ж. вычисл. матем. и матем. физ. 2021. Т. 61. № 4. С. 625–643.
- 9. Bragin M.D. High-order bicompact schemes for the quasilinear multidimensional diffusion equation // Appl. Numer. Math. 2022 V. 174. P. 112–126.
- 10. Брагин М.Д., Рогов Б.В. О точности бикомпактных схем в задаче о распаде вихря Тейлора-Грина // Ж. вычисл. матем. и матем. физ. 2021. Т. 61. № 11. С. 1759–1778.
- 11. Брагин М.Д. Бикомпактные схемы для уравнений Навье–Стокса в случае сжимаемой жидкости // Докл. АН. 2023. Т. 509. С. 17–22.
- 12. Брагин М.Д. Численное моделирование слоев смешения в сжимаемой жидкости с применением бикомпактной схемы // Матем. моделирование. 2024. Т. 36. № 2. С. 3–24.
- 13. Афендиков А.Л., Меньшов И.С., Меркулов К.Д., Павлухин П.В. Метод адаптивных декартовых сеток для решения задач газовой динамики. М.: Российская академия наук, 2017.
- 14. Berger M.J., Oliger J. Adaptive mesh refinement for hyperbolic partial differential equations // J. Comput. Phys. 1984. V. 53. № 3. P. 484–512.
- 15. Berger M.J., Colella P. Local adaptive mesh refinement for shock hydrodynamics // J. Comput. Phys. 1989. V. 82. № 1. P. 64–84.
- 16. Афендиков А.Л., Луцкий А.Е., Меньшов И.С., Никитин В.С., Ханхасаева Я.В. Численное моделирование возвратного течения при разделении движущихся со сверхзвуковыми скоростями тел // Матем. моделирование. 2019. Т. 31. № 9. С. 21–38.
- 17. Ревизников Д.Л., Способин А.В., Иванов И.Э. Сравнительный анализ расчетных и экспериментальных данных об осциллирующем течении, индуцированном газодинамическим взаимодействием частицы с ударным слоем // ТВТ. 2020. Т. 58. № 6. С. 901–908.
- 18. Жалнин Р.В., Масягин В.Ф., Пескова Е.Е., Тишкин В.Ф. Моделирование развития неустойчивости Рихтмайера-Мешкова с использованием разрывного метода Галеркина на локально-адаптивных сетках // Матем. моделирование. 2020. Т. 32. № 10. С. 34–46.
- 19. Orlando G., Benacchio T., Bonaventura L. An IMEX-DG solver for atmospheric dynamics simulations with adaptive mesh refinement // J. Comput. Appl. Math. 2023. V. 427, P. 115124.
- 20. Fambri F., Dumbser M. Semi-implicit discontinuous Galerkin methods for the incompressible Navier-Stokes equations on adaptive staggered Cartesian grids // Comput. Methods Appl. Mech. Engrg. 2017. V. 324. P. 170–203.
- 21. Sitaraman H., Yellapantula S., Henry de Frahan M.T., Perry B., Rood J., Grout R., Day M. Adaptive mesh based combustion simulations of direct fuel injection effects in a supersonic cavity flame-holder // Combust. Flame. 2021. V. 232. P. 111531.
- 22. Peng H., Deiterding R. A three-dimensional solver for simulating detonation on curvilinear adaptive meshes // Comput. Phys. Commun. 2023. V. 288. P. 108752.
- 23. Panda A., Peters E.A.J.F., Baltussen M.W., Kuipers J.A.M. Fully resolved scalar transport for high Prandtl number flows using adaptive mesh refinement // Chem. Eng. Sci.: X. 2019. V. 4. P. 100047.
- 24. Marskar R. An adaptive Cartesian embedded boundary approach for fluid simulations of two-and three-dimensional low temperature plasma filaments in complex geometries // J. Comput. Phys. 2019. V. 388. P. 624–654.
- 25. Raeli A., Bergmann M., Iollo A. A finite-difference method for the variable coefficient Poisson equation on hierarchical Cartesian meshes // J. Comput. Phys. 2018. V. 355. P. 59–77.
- 26. Сухинов А.А. Построение декартовых сеток с динамической адаптацией к решению // Матем. моделирование. 2010. Т. 22. № 1. С. 86–98.
- 27. Меньшов И.С., Никитин В.С., Шевердин В.В. Параллельная трехмерная ЛАД модель на декартовых сетках вложенной структуры: Препринты ИПМ им. М. В. Келдыша. №118. — 32 с.
- 28. Корнилина М.А., Якобовский М.В. Оценка накладных расходов при выполнении расчетов на локально измельчаемых сетках: Препринты ИПМ им. М. В. Келдыша. №102. — 36 с.
- 29. Брагин М.Д., Рогов Б.В. Бикомпактные схемы для многомерных уравнений гиперболического типа на декартовых сетках с адаптацией к решению: Препринты ИПМ им. М. В. Келдыша. №11. — 27 с.
- 30. Douglas Jr. J., Dupont T.F. Alternating-direction Galerkin methods on rectangles. In B. Hubbard, editor, Numerical solution of partial differential equations II, Academic Press. 1971. P. 133–214.
- 31. Alexander R. Diagonally implicit Runge-Kutta methods for stiff O.D.E.’s // SIAM J. Numer. Anal. 1977. V. 14. № 6. P. 1006–1021.