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Nonlinearly Stable Flux Reconstruction High-Order Methods in Split Form
arXiv - CS - Numerical Analysis Pub Date : 2021-03-03 , DOI: arxiv-2103.02647 Alexander Cicchino, Siva Nadarajah, David C. Del Rey Fernández
arXiv - CS - Numerical Analysis Pub Date : 2021-03-03 , DOI: arxiv-2103.02647 Alexander Cicchino, Siva Nadarajah, David C. Del Rey Fernández
The flux reconstruction (FR) method has gained popularity in the research
community as it recovers promising high-order methods through modally filtered
correction fields, such as the discontinuous Galerkin method, amongst others,
on unstructured grids over complex geometries. Moreover, FR schemes,
specifically energy stable FR (ESFR) schemes also known as
Vincent-Castonguay-Jameson-Huynh schemes, have proven attractive as they allow
for design flexibility as well as stability proofs for the linear advection
problem on affine elements. Additionally, split forms have recently seen a
resurgence in research activity due to their resultant nonlinear (entropy)
stability proofs. This paper derives for the first time nonlinearly stable ESFR
schemes in split form that enable nonlinear stability proofs for, uncollocated,
modal, ESFR split forms with different volume and surface cubature nodes. The
critical enabling technology is applying the splitting to the discrete
stiffness operator. This naturally leads to appropriate surface and numerical
fluxes, enabling both entropy stability and conservation proofs. When these
schemes are recast in strong form, they differ from schemes found in the ESFR
literature as the ESFR correction functions are incorporated on the volume
integral. Furthermore, numerical experiments are conducted verifying that the
new class of proposed ESFR split forms is nonlinearly stable in contrast to the
standard split form ESFR approach. Lastly, the new ESFR split form is shown to
obtain the correct orders of accuracy.
中文翻译:
分裂形式的非线性稳定通量重构高阶方法
通量重构(FR)方法通过模态滤波校正字段(例如,不连续Galerkin方法等)在复杂几何结构上的非结构化网格上恢复有前途的高阶方法而在研究界中广受欢迎。此外,FR方案,特别是能量稳定FR(ESFR)方案,也称为Vincent-Castonguay-Jameson-Huynh方案,已被证明具有吸引力,因为它们允许仿射元素上的线性对流问题具有设计灵活性和稳定性证明。此外,由于拆分形式产生的非线性(熵)稳定性证明,最近在研究活动中也重新兴起。本文首次推导了分裂形式的非线性稳定ESFR方案,该方案为非并置,模态,ESFR拆分形式具有不同的体积和表面培养节点。关键的使能技术是将拆分应用于离散刚度算子。这自然会导致适当的表面通量和数值通量,从而实现熵稳定性和守恒证明。当以强形式重铸这些方案时,它们与ESFR文献中发现的方案不同,因为ESFR校正函数包含在体积积分中。此外,进行了数值实验,以验证与标准拆分形式ESFR方法相比,新提议的ESFR拆分形式是非线性稳定的。最后,显示了新的ESFR拆分表格,以获取正确的准确性顺序。这自然会导致适当的表面通量和数值通量,从而实现熵稳定性和守恒证明。当以强形式重铸这些方案时,它们与ESFR文献中发现的方案不同,因为ESFR校正函数包含在体积积分中。此外,进行了数值实验,以验证与标准拆分形式ESFR方法相比,新提议的ESFR拆分形式是非线性稳定的。最后,显示了新的ESFR拆分表格,以获取正确的准确性顺序。这自然会导致适当的表面通量和数值通量,从而实现熵稳定性和守恒证明。当以强形式重铸这些方案时,它们与ESFR文献中发现的方案不同,因为ESFR校正函数包含在体积积分中。此外,进行了数值实验,以验证与标准拆分形式ESFR方法相比,新提议的ESFR拆分形式是非线性稳定的。最后,显示了新的ESFR拆分表格,以获取正确的准确性顺序。此外,进行了数值实验,以验证与标准拆分形式ESFR方法相比,新提议的ESFR拆分形式是非线性稳定的。最后,显示了新的ESFR拆分表格,以获取正确的准确性顺序。此外,进行了数值实验,以验证与标准拆分形式ESFR方法相比,新提议的ESFR拆分形式是非线性稳定的。最后,显示了新的ESFR拆分表格,以获取正确的准确性顺序。
更新日期:2021-03-05
中文翻译:
分裂形式的非线性稳定通量重构高阶方法
通量重构(FR)方法通过模态滤波校正字段(例如,不连续Galerkin方法等)在复杂几何结构上的非结构化网格上恢复有前途的高阶方法而在研究界中广受欢迎。此外,FR方案,特别是能量稳定FR(ESFR)方案,也称为Vincent-Castonguay-Jameson-Huynh方案,已被证明具有吸引力,因为它们允许仿射元素上的线性对流问题具有设计灵活性和稳定性证明。此外,由于拆分形式产生的非线性(熵)稳定性证明,最近在研究活动中也重新兴起。本文首次推导了分裂形式的非线性稳定ESFR方案,该方案为非并置,模态,ESFR拆分形式具有不同的体积和表面培养节点。关键的使能技术是将拆分应用于离散刚度算子。这自然会导致适当的表面通量和数值通量,从而实现熵稳定性和守恒证明。当以强形式重铸这些方案时,它们与ESFR文献中发现的方案不同,因为ESFR校正函数包含在体积积分中。此外,进行了数值实验,以验证与标准拆分形式ESFR方法相比,新提议的ESFR拆分形式是非线性稳定的。最后,显示了新的ESFR拆分表格,以获取正确的准确性顺序。这自然会导致适当的表面通量和数值通量,从而实现熵稳定性和守恒证明。当以强形式重铸这些方案时,它们与ESFR文献中发现的方案不同,因为ESFR校正函数包含在体积积分中。此外,进行了数值实验,以验证与标准拆分形式ESFR方法相比,新提议的ESFR拆分形式是非线性稳定的。最后,显示了新的ESFR拆分表格,以获取正确的准确性顺序。这自然会导致适当的表面通量和数值通量,从而实现熵稳定性和守恒证明。当以强形式重铸这些方案时,它们与ESFR文献中发现的方案不同,因为ESFR校正函数包含在体积积分中。此外,进行了数值实验,以验证与标准拆分形式ESFR方法相比,新提议的ESFR拆分形式是非线性稳定的。最后,显示了新的ESFR拆分表格,以获取正确的准确性顺序。此外,进行了数值实验,以验证与标准拆分形式ESFR方法相比,新提议的ESFR拆分形式是非线性稳定的。最后,显示了新的ESFR拆分表格,以获取正确的准确性顺序。此外,进行了数值实验,以验证与标准拆分形式ESFR方法相比,新提议的ESFR拆分形式是非线性稳定的。最后,显示了新的ESFR拆分表格,以获取正确的准确性顺序。