数学 > 数值分析
[提交于 2025年4月26日
(此版本)
, 最新版本 2025年5月30日 (v2)
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标题: 不可压缩欧拉方程的H(div)-协调无散度间断Galerkin方法与二阶显式Runge-Kutta格式的数值分析
标题: Numerical analysis of an H(div)-conforming divergence-free discontinuous Galerkin method with a second-order explicit Runge-Kutta scheme for the incompressible Euler equations
摘要: 本文中,我们针对不可压缩Euler方程,提出了一个基于满足 \( H(\text{div}) \) -相容的无散度间断Galerkin (DG) 方法的误差分析,并结合了二阶显式Runge-Kutta (RK) 格式。 这项工作将二阶显式Runge-Kutta间断Galerkin (RKDG) 类型方法的误差分析扩展到了不可压缩流动问题,在其中精确的无散度假设引入了额外的分析挑战。 对于光滑解,我们在一个严格的CFL条件 $\tau \lesssim h^{4 / 3}$ 下,严格推导出多项式次数为 $k \geq 1$ 时 $O(h^{k+1 / 2}+\tau^2)$ 的先验误差估计,其中 $h$ 和 $\tau$ 分别是网格尺寸和时间步长。 对于线性多项式的情况,我们进一步研究现有的分析技术是否可以将这一严格的CFL条件放松到标准的CFL条件 $\tau \lesssim h$。 结果表明,精确的无散度约束阻止了这些技术的应用。我们推测,对于线性多项式,无法在标准CFL条件下推导出误差估计。 数值实验被进行,支持我们的分析结果以及关于线性多项式的猜想。
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