Стан CFL у схемах з переривкою Галеркіна


9

Я реалізував схему ADER-Переривчастий Галеркін для вирішення лінійних систем законів збереження типу і зауважив, що стан CFL дуже обмежувальний. У бібліографії можна знайти верхню межу для кроку часу , де - розмір комірки, - число розміри і - максимальна ступінь многочленів.tU+AxU+ByU=0Δthd(2N+1)λmaxhdN

Чи є спосіб обійти це питання? Я працював із схемами кінцевих обсягів WENO-ADER, і обмеження CFL були значно послабленішими. Наприклад, для схеми 5-го порядку, при використанні DG потрібно вводити CFL нижче 0,04, тоді як CFL = 0,4 все ще може використовуватися в схемі WENO-ADER FV.

Навіщо використовувати схеми DG, а не ADER-FV, наприклад, для обчислювальної аероакустики (лінійні рівняння Ейлера) або подібних програм (динаміка газу, мілководдя, магнітогідродинаміка)? Чи загальна обчислювальна вартість схеми схожа на ціну ADER-FV, незважаючи на значно нижчий часовий крок?

Думки та пропозиції щодо цього вітаються.

Відповіді:


6

Обмежувальний CFL схем DG зазвичай походить від поєднання високої точності замовлення та компактного трафарету (див., Наприклад, це посилання ). CFL залежить від обмеження варіативної форми з точки зору норми розчину, що залежить від похідних та слідів многочленів. Межі для кожної з цих величин (використовуючи нерівності братів Бернштейна чи Маркова та дискретні нерівності слідів) дають константи, які залежать обернено від і квадратично від порядку , що призводить до загального CFL .L2hNO(h/N2)

FYI - Я бачив CFL, про який ви згадували раніше, але не можу згадати, де це було доведено. Мені хотілося б знати, як вони уникають квадратичної залежності від в їх межах.N

Разностная і WENO схема (а також методи елементів В-сплайн , засновані на кінцевих періодичних сітках) має умова вільніше CFL , оскільки константи в аналогічних межах ростуть повільніше в . Це в свою чергу тому, що розмір трафарету, як правило, збільшується з порядком , що зменшує деякі з цих проблем.NN

Методи ГД дорожчі, але вони можуть легко впоратися з неструктурованими сітками і можуть бути ефективно впроваджені. Існують версії WENO високого порядку (або подібні реконструкції) для неструктурованих сіток, хоча вони можуть ввести додаткові математичні ускладнення або ускладнення щодо впровадження.


Дуже дякую за вашу детальну відповідь Джессі, це дало мені ширший погляд на це питання. У своїх чисельних випробуваннях з DG-ADER я помітив, що при використанні структурованих чотирикутних сіток (з довільною чотирикутною формою, наприклад, квадрати, трапеції або паралелограми ...) числове рішення є не коливальним, а конвергентним до точного рішення Однак при переході на неструктуровані сітки виникають коливання навіть для квазіструктурованих сіток, створених шляхом випадкового переміщення вузлів структурованої сітки на невелику відстань. Це очікувана поведінка?
Адр

1
@Adrian - коливання, коли ви віддаляєтесь від рівномірних сіток, досить часто виникають. Коли ви використовуєте загальні сітки, то вже зовсім не зрозуміло, що саме ви маєте на увазі під розміром сітки . Це може бути діаметр комірки, довжина найкоротшого краю, квадратний корінь області (в 2d) або будь-який інший спосіб визначення "розміру сітки". h
Вольфганг Бангерт

Дякую за роз'яснення Вольфганг. Поки я встановлював як довжину найкоротшого краю. Але в будь-якому випадку, навіть зменшення рівня CFL номер один на величину або більше від встановленого CFL, заданого формулою, воно все ще коливається. h
Адр
Використовуючи наш веб-сайт, ви визнаєте, що прочитали та зрозуміли наші Політику щодо файлів cookie та Політику конфіденційності.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.