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一种用于流体流动问题的时间精确自适应离散化方法

A time-accurate, adaptive discretization for fluid flow problems

University of Pittsburgh(匹兹堡大学)

Victor DeCaria, William Layton, Haiyun Zhao

AI总结:

本文提出了一种计算和认知复杂度低、稳定、时间精确且自适应的方法,用于Navier-Stokes方程。该方法通过简单的修改现有基于完全隐式/后向欧拉时间离散化的程序,不增加计算复杂度,且概念简单。通过两步线性时间滤波对后向欧拉近似进行后处理,该时间滤波能去除后向欧拉的过阻尼现象,同时保持无条件能量稳定性。即使对于恒定的时间步长,该方法也不退化为标准的时间推进方法,而是与已知的两参数A-稳定两步二阶方法家族相关。数值测试验证了预测的收敛速率和对流动量如阻力和升力的改进预测。

摘要:

本报告介绍了一种低计算和认知复杂度、稳定、时间精确且自适应的方法,用于Navier-Stokes方程。改进的方法需要对现有的基于完全隐式/后向欧拉时间离散化的程序进行最小侵入性修改,不增加计算复杂度,并且在概念上简单。后向欧拉近似通过两步线性时间滤波进行简单的后处理。时间滤波还能够去除后向欧拉的过阻尼现象,同时保持无条件能量稳定性,已在本文中证明。即使对于恒定的时间步长,该方法也不退化为标准/命名的时间推进方法,但与已知的两参数A-稳定两步二阶方法家族相关。数值测试证实了预测的收敛速率以及对流动量如阻力和升力的改进预测。

英文摘要:

This report presents a low computational and cognitive complexity, stable, time accurate and adaptive method for the Navier-Stokes equations. The improved method requires a minimally intrusive modification to an existing program based on the fully implicit / backward Euler time discretization, does not add to the computational complexity, and is conceptually simple. The backward Euler approximation is simply post-processed with a two-step, linear time filter. The time filter additionally removes the overdamping of Backward Euler while remaining unconditionally energy stable, proven herein. Even for constant stepsizes, the method does not reduce to a standard / named time stepping method but is related to a known 2-parameter family of A-stable, two step, second order methods. Numerical tests confirm the predicted convergence rates and the improved predictions of flow quantities such as drag and lift.

机构、总结、中文摘要均由AI分析而来,可能存在错误,请以论文正文为准。

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