Un esquema WENO-NIP mejorado por componentes para el sistema de Euler
Autores: Li, Ruo; Zhong, Wei
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Un esquema WENO-NIP mejorado por componentes para el sistema de Euler
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Matriz jacobiana
Cp-weno
Oscilaciones espurias
Esquema cp-weno-inip
Propiedad espectral
Ecuaciones de Euler
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 42
Citaciones: Sin citaciones
Como es bien sabido, debido a la descomposición espectral de la matriz jacobiana, las reconstrucciones WENO en la moda característica (abreviada como CH-WENO) requieren un costo computacional mucho más alto y una implementación más complicada que sus contrapartes en la moda por componentes (abreviada como CP-WENO). Por lo tanto, los esquemas CP-WENO son métodos muy populares para simulaciones a gran escala o situaciones cuyas estructuras características completas no se pueden obtener en forma cerrada. Desafortunadamente, los esquemas CP-WENO suelen sufrir de oscilaciones espurias. El objetivo principal del presente trabajo es superar esta desventaja para el esquema CP-WENO-NIP, cuyo homólogo en la moda característica fue estudiado cuidadosamente y validado numéricamente. Se realiza un análisis de la relación de dispersión aproximada (ADR) para estudiar la propiedad espectral del esquema CP-WENO-NIP y se descubre un intervalo de disipación negativa que conlleva un alto riesgo de causar oscilaciones espurias. Para eliminar este intervalo de disipación negativa, se introduce un término adicional en la fórmula de pesos no lineales del esquema CP-WENO-NIP. El esquema mejorado se denomina CP-WENO-INIP. Los ejemplos de prueba de precisión indican que el esquema propuesto CP-WENO-INIP puede lograr los órdenes de convergencia óptimos en regiones suaves incluso en presencia de puntos críticos. Experimentos numéricos extensos demuestran que el esquema CP-WENO-INIP es mucho más robusto en comparación con los esquemas correspondientes CP-WENO-NIP o incluso CH-WENO-NIP para problemas 1D y 2D modelados a través de las ecuaciones de Euler.
Descripción
Como es bien sabido, debido a la descomposición espectral de la matriz jacobiana, las reconstrucciones WENO en la moda característica (abreviada como CH-WENO) requieren un costo computacional mucho más alto y una implementación más complicada que sus contrapartes en la moda por componentes (abreviada como CP-WENO). Por lo tanto, los esquemas CP-WENO son métodos muy populares para simulaciones a gran escala o situaciones cuyas estructuras características completas no se pueden obtener en forma cerrada. Desafortunadamente, los esquemas CP-WENO suelen sufrir de oscilaciones espurias. El objetivo principal del presente trabajo es superar esta desventaja para el esquema CP-WENO-NIP, cuyo homólogo en la moda característica fue estudiado cuidadosamente y validado numéricamente. Se realiza un análisis de la relación de dispersión aproximada (ADR) para estudiar la propiedad espectral del esquema CP-WENO-NIP y se descubre un intervalo de disipación negativa que conlleva un alto riesgo de causar oscilaciones espurias. Para eliminar este intervalo de disipación negativa, se introduce un término adicional en la fórmula de pesos no lineales del esquema CP-WENO-NIP. El esquema mejorado se denomina CP-WENO-INIP. Los ejemplos de prueba de precisión indican que el esquema propuesto CP-WENO-INIP puede lograr los órdenes de convergencia óptimos en regiones suaves incluso en presencia de puntos críticos. Experimentos numéricos extensos demuestran que el esquema CP-WENO-INIP es mucho más robusto en comparación con los esquemas correspondientes CP-WENO-NIP o incluso CH-WENO-NIP para problemas 1D y 2D modelados a través de las ecuaciones de Euler.