We present a quantitative comparison between two different Implicit-Explicit Runge-Kutta (IMEX-RK) approaches for the Euler equations of gas dynamics, specifically tailored for the low Mach limit. In this regime, a classical IMEX-RK approach involves an implicit coupling between the momentum and energy balance so as to avoid the acoustic CFL restriction, while the density can be treated in a fully explicit fashion. This approach leads to a mildly nonlinear equation for the pressure, which can be solved according to a fixed point procedure. An alternative strategy consists of employing a semi-implicit temporal integrator based on IMEX-RK methods (SI-IMEX-RK). The stiff dependence is carefully analyzed, so as to avoid the solution of a nonlinear equation for the pressure also for equations of state (EOS) of non-ideal gases. The spatial discretization is based on a Discontinuous Galerkin (DG) method, which naturally allows high-order accuracy. The asymptotic-preserving (AP) and the asymptotically-accurate (AA) properties of the two approaches are assessed on a number of classical benchmarks for ideal gases and on their extension to non-ideal gases.


翻译:本文针对低马赫数极限情形,对气体动力学欧拉方程的两种隐式-显式龙格-库塔(IMEX-RK)方法进行定量比较。在此区域中,经典IMEX-RK方法通过动量与能量平衡的隐式耦合来规避声学CFL限制,而密度可采用全显式处理。该方法会导出关于压力的弱非线性方程,可通过不动点迭代求解。另一种策略是采用基于IMEX-RK方法的半隐式时间积分器(SI-IMEX-RK)。通过精细分析刚性依赖关系,该方法即使对于非理想气体的状态方程(EOS)也能避免求解压力非线性方程。空间离散采用间断伽辽金(DG)方法,该方法天然具备高阶精度。通过在理想气体的经典基准测试及其向非理想气体的扩展案例中,系统评估了两种方法的渐近保持(AP)与渐近精确(AA)特性。

0
下载
关闭预览

相关内容

FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
可解释的CNN
CreateAMind
17+阅读 · 2017年10月5日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
16+阅读 · 2022年5月17日
Arxiv
57+阅读 · 2022年1月5日
VIP会员
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
可解释的CNN
CreateAMind
17+阅读 · 2017年10月5日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关基金
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员