Un esquema de volumen finito que conserva la estructura para una reformulación hiperbólica de las ecuaciones de Navier-Stokes-Korteweg
Autores: Dhaouadi, Firas; Dumbser, Michael
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Un esquema de volumen finito que conserva la estructura para una reformulación hiperbólica de las ecuaciones de Navier-Stokes-Korteweg
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Nuevo esquema de volumen finito explícito
que preserva la estructura
Reformulación hiperbólica
Restricción libre de rizo
Esquema numérico
Prueba teórica
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 15
Citaciones: Sin citaciones
En este documento, presentamos un nuevo esquema de volumen finito que conserva la estructura de segundo orden explícito para la reformulación hiperbólica de primer orden de las ecuaciones de Navier-Stokes-Korteweg. El modelo combina el modelo unificado de Godunov-Peshkov-Romenski de la mecánica de medios continuos con una reformulación hiperbólica propuesta recientemente del sistema de Euler-Korteweg. El sistema de EDP considerado incluye una ecuación de evolución para un campo de gradiente que, por construcción, está dotado de una restricción libre de rizos. El nuevo esquema numérico presentado aquí se basa en el uso de rejillas escalonadas basadas en vértices y se demuestra que conserva la restricción de rizos a nivel discreto, hasta la precisión de la máquina. Además de una prueba teórica, también mostramos evidencia de esta propiedad a través de un conjunto de pruebas numéricas, que incluyen una gota estacionaria, burbujas no condensantes, así como casos de prueba de crecimiento de Ostwald no estacionario con varias burbujas. Presentamos comparaciones cuantitativas y cualitativas de la solución numérica, tanto cuando se aplica la nueva discretización que conserva la estructura como cuando no. En particular, para simulaciones subresueltas en rejillas gruesas, mostramos que algunas soluciones numéricas tienden a explotar cuando no se respeta la restricción libre de rizos.
Descripción
En este documento, presentamos un nuevo esquema de volumen finito que conserva la estructura de segundo orden explícito para la reformulación hiperbólica de primer orden de las ecuaciones de Navier-Stokes-Korteweg. El modelo combina el modelo unificado de Godunov-Peshkov-Romenski de la mecánica de medios continuos con una reformulación hiperbólica propuesta recientemente del sistema de Euler-Korteweg. El sistema de EDP considerado incluye una ecuación de evolución para un campo de gradiente que, por construcción, está dotado de una restricción libre de rizos. El nuevo esquema numérico presentado aquí se basa en el uso de rejillas escalonadas basadas en vértices y se demuestra que conserva la restricción de rizos a nivel discreto, hasta la precisión de la máquina. Además de una prueba teórica, también mostramos evidencia de esta propiedad a través de un conjunto de pruebas numéricas, que incluyen una gota estacionaria, burbujas no condensantes, así como casos de prueba de crecimiento de Ostwald no estacionario con varias burbujas. Presentamos comparaciones cuantitativas y cualitativas de la solución numérica, tanto cuando se aplica la nueva discretización que conserva la estructura como cuando no. En particular, para simulaciones subresueltas en rejillas gruesas, mostramos que algunas soluciones numéricas tienden a explotar cuando no se respeta la restricción libre de rizos.