数学 > 数值分析
[提交于 2016年7月25日
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标题: 保守的多维半拉格朗日有限差分格式:稳定性及其在动理学和流体模拟中的应用
标题: Conservative Multi-Dimensional Semi-Lagrangian Finite Difference Scheme: Stability and Applications to the Kinetic and Fluid Simulations
摘要: 本文中,我们提出了一种适用于多维问题且无需维度分裂的质量守恒半拉格朗日有限差分格式。 半拉格朗日格式通过从网格点向后追踪特征线来实现,不一定守恒总质量。 为了确保质量守恒,我们提出了一种基于通量差形式的保守修正过程。 该过程保证了局部质量守恒,同时引入了稳定性的时间步长约束。 我们从常微分方程的角度理论上研究了这些稳定性约束,假设空间微分算子被精确计算,并从傅里叶分析的角度研究了线性偏微分方程。 该格式通过经典的二维线性被动传输问题进行了测试,例如线性对流、旋转和旋涡变形。 该格式被用于求解非线性Vlasov-Poisson系统,使用了[Qiu和Russo, 2016]中提出的高阶追踪机制。 这种高阶特征追踪方案被推广到非线性引导中心Vlasov模型和不可压缩欧拉系统。 通过我们广泛的数值测试,所提出的保守半拉格朗日格式的有效性得到了数值证明。
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