数学 > 数值分析
[提交于 2024年12月4日
]
标题: 一种新颖且简单的保域框架用于PAMPA方案:一维情况
标题: A Novel and Simple Invariant-Domain-Preserving Framework for PAMPA Scheme: 1D Case
摘要: PAMPA(Point-Average-Moment PolynomiAl-interpreted)方法由[R. Abgrall, Commun. Appl. Math. Comput., 5: 370-402, 2023]提出,结合了双曲守恒律的保守和非保守形式来演化单元平均值和点值。 双曲守恒律的解通常具有不变域,并且确保数值解保持在这个域内是至关重要的,但并不容易实现。 本文提出了一个新颖的框架,用于设计高效的不变域保持(IDP)PAMPA格式。 我们首先分析了原始PAMPA格式中更新后的单元平均值的IDP性质,揭示了单元平均值分解和中点值在保持不变域中的作用。 这一分析强调了仅仅依赖连续通量来保持不变域的难度。 基于这些见解,我们引入了一个简单的IDP限制器用于单元中点值,并提出了一种可证明的IDP PAMPA格式,保证更新后的单元平均值保持不变域,而无需额外的后处理限制器。 这种方法与现有的边界保持PAMPA格式形成对比,后者通常需要额外的凸限制来混合高阶和低阶解。 最值得注意的是,受机器学习中的Softplus和Clipped ReLU函数的启发,我们提出了控制方程的自动IDP重新表述,从而得到一种无条件无需限制器的IDP格式以演化点值。 我们还介绍了抑制虚假振荡的技术,使该格式能够有效地捕捉强激波。 一维问题上的数值实验,包括线性对流方程、Burgers方程、可压缩欧拉方程和MHD方程,展示了所提出的IDP PAMPA格式的准确性和鲁棒性。
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