کد مقاله کد نشریه سال انتشار مقاله انگلیسی نسخه تمام متن
6930014 867666 2016 25 صفحه PDF دانلود رایگان
عنوان انگلیسی مقاله ISI
Inverse Lax-Wendroff procedure for numerical boundary conditions of convection-diffusion equations
ترجمه فارسی عنوان
روش معکوس لاکس و وندروف برای شرایط مرزی عددی معادلات انتقال حرارت
کلمات کلیدی
ترجمه چکیده
ما شرایط مرزی عددی را برای طرح های اختلاف محدودی بالا برای حل معادلات انتقال گرما در هندسه دلخواه در نظر می گیریم. دو مشکل عمده برای شرایط مرزی عددی در چنین شرایطی عبارتند از: (1) تنگنای گسترده ای از عملگر اختلاف محدود مرتبه بالا نیاز به درمان ویژه برای چند نقطه ارواح در نزدیکی مرز؛ (2) مرز فیزیکی ممکن است با نقاط شبکه ای در یک مش نقاشی نباشد و ممکن است با مش به صورت دلخواه متقابل داشته باشد. برای معادلات صرفا معادلات حرارتی، روش به اصطلاح معکوس لاکس-وندروف [28]، که در آن مشتقات طبیعی را به مشتقات زمان و مشتقات مماس تبدیل می کنیم در طول مرز فیزیکی با استفاده از معادلات، بسیار موفق بوده است. در این مقاله، ما این روش را به معادلات انتقال حرارت انتقال می دهیم. به نظر می رسد که این فرمت بی اهمیت است، زیرا درمان های مرزی کاملا متفاوت برای رژیم های تحت نفوذ و راندمان تحت سلطه مورد نیاز است. ما یک ترکیب دقیق از تدابیر مرزی برای دو رژیم طراحی کرده ایم و یک شرایط مرزی پایدار و دقیق برای معادلات دیفرانسیل انتقال عمومی به دست آورده ایم. ما تست های عددی گسترده ای را برای مشکلات یک و دو بعدی شامل معادلات و سیستم های اسکالر، از جمله معادلات ناجی-استوکس فشرده، برای نشان دادن عملکرد خوب شرایط مرزی عددی ما ارائه می دهیم.
موضوعات مرتبط
مهندسی و علوم پایه مهندسی کامپیوتر نرم افزارهای علوم کامپیوتر
پیش نمایش مقاله
روش معکوس لاکس و وندروف برای شرایط مرزی عددی معادلات انتقال حرارت
چکیده انگلیسی
We consider numerical boundary conditions for high order finite difference schemes for solving convection-diffusion equations on arbitrary geometry. The two main difficulties for numerical boundary conditions in such situations are: (1) the wide stencil of the high order finite difference operator requires special treatment for a few ghost points near the boundary; (2) the physical boundary may not coincide with grid points in a Cartesian mesh and may intersect with the mesh in an arbitrary fashion. For purely convection equations, the so-called inverse Lax-Wendroff procedure [28], in which we convert the normal derivatives into the time derivatives and tangential derivatives along the physical boundary by using the equations, has been quite successful. In this paper, we extend this methodology to convection-diffusion equations. It turns out that this extension is non-trivial, because totally different boundary treatments are needed for the diffusion-dominated and the convection-dominated regimes. We design a careful combination of the boundary treatments for the two regimes and obtain a stable and accurate boundary condition for general convection-diffusion equations. We provide extensive numerical tests for one- and two-dimensional problems involving both scalar equations and systems, including the compressible Navier-Stokes equations, to demonstrate the good performance of our numerical boundary conditions.
ناشر
Database: Elsevier - ScienceDirect (ساینس دایرکت)
Journal: Journal of Computational Physics - Volume 317, 15 July 2016, Pages 276-300
نویسندگان
, , , , ,