地球物理学的流体に対する変分風上スキームの比較,および潜在的エンストロフィー保存離散化への応用【JST・京大機械翻訳】

Lee David; Martin Alberto F.; Bladwell Christopher; Badia Santiago

プレプリント

J-GLOBAL ID：202202218561157022 整理番号：22P0301279

地球物理学的流体に対する変分風上スキームの比較,および潜在的エンストロフィー保存離散化への応用【JST・京大機械翻訳】

A comparison of variational upwinding schemes for geophysical fluids, and their application to potential enstrophy conserving discretisations

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発行年： 2022年03月09日プレプリントサーバーでの情報更新日： 2024年03月06日
JST資料番号： O7000B 資料種別：プレプリント
記事区分：プレプリント発行国：アメリカ合衆国 (USA) 言語：英語 (EN)

回転浅水方程式の互換性有限要素離散化におけるポテンシャル渦度を風上する方法を研究した。これらは,よく知られた予想ポテンシャル渦度法(APVM),流れ方向風上Petrov-Galerkin(SUPG)法,および試行関数が基準要素内で下流に評価される最近のアプローチを含む。すべての場合,風上スキームは,方程式の非対称構造が保存されるので,ポテンシャル渦度とエネルギーの両方を保存する。APVMは,散逸性で不整合であるポテンシャルエンストロフィーに対する対称な明確な補正をもたらし,ポテンシャルエンストロフィーが他のスキームよりも強く減衰する乱流状態をもたらす。SUPGスキームは,試験関数のみを修正するので,一貫したと広く知られているが,風下の試行関数定式化は,風下補正の移流をもたらす。SUPGと風下試行関数スキームの結果は,潜在的エンストロフィー保存と乱流スペクトルの両方に関して非常に類似していた。これらのスキーム間の主な違いは,省エネルギーと残留誤差にある。2つの非線形反復を適用した場合,エネルギー保存誤差を風下試行関数定式化のために改善し,SUPG方式よりも小さな残留誤差を反映した。また,各時間レベルで潜在的エンストロフィーが正確に統合される定式化を提示した。これらの定式化を用いた結果は,格子スケール乱流の無制御エイリアシングにもかかわらず,散逸がない場合に安定であることが観察された。そのような定式化と係数O(100)のAPVMを用いて,その規則的値は,SUPG上の格子スケールで大きく改善された乱流スペクトルをもたらし,不安定なポテンシャルエンストロフィー誤差を有する風下試行関数定式化を,その規則値により,大きく改善した。【JST・京大機械翻訳】

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, , , 【Automatic Indexing@JST】

流体動力学一般 , 放射伝達,放射変調 , 数値計算

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