In this paper, we propose an efficient quadratic interpolation formula utilizing solution gradients computed and stored at nodes and demonstrate its application to a third-order cell-centered finite-volume discretization on tetrahedral grids. The proposed quadratic formula is constructed based on an efficient formula of computing a projected derivative. It is efficient in that it completely eliminates the need to compute and store second derivatives of solution variables or any other quantities, which are typically required in upgrading a second-order cell-centered unstructured-grid finite-volume discretization to third-order accuracy. Moreover, a high-order flux quadrature formula, as required for third-order accuracy, can also be simplified by utilizing the efficient projected-derivative formula, resulting in a numerical flux at a face centroid plus a curvature correction not involving second derivatives of the flux. Similarly, a source term can be integrated over a cell to high-order in the form of the source term evaluated at the cell centroid plus a curvature correction, again, not requiring second derivatives of the source term. The discretization is defined as an approximation to an integral form of a conservation law but the numerical solution is defined as a point value at a cell center, leading to another feature that there is no need to compute and store geometric moments for a quadratic polynomial to preserve a cell average. Third-order accuracy and improved second-order accuracy are demonstrated and investigated for simple but illustrative test cases in three dimensions.


翻译:本文提出了一种利用节点处计算并存储的解梯度构建的高效二次插值公式,并展示了其在四面体网格三阶单元中心有限体积离散中的应用。该二次公式基于一种高效投影导数计算方法构建,其高效性体现在完全消除了对解变量或其它量的二阶导数计算与存储需求,而这些正是将二阶非结构网格单元中心有限体积离散提升至三阶精度时通常所需的。此外,三阶精度所需的高阶通量求积公式也可通过高效投影导数公式进行简化,最终得到面心处的数值通量加上不涉及通量二阶导数的曲率修正项。类似地,源项在单元上的高阶积分可表示为单元重心处的源项估值加上曲率修正,同样无需涉及源项的二阶导数。该离散格式定义为守恒律积分形式的近似,而数值解定义为单元中心的点值,这带来了另一特性:无需为二次多项式计算和存储几何矩以保持单元平均值。通过简单但具启发性的三维算例,验证并研究了该格式的三阶精度及改进的二阶精度性能。

0
下载
关闭预览

相关内容

二阶导数,是原函数导数的导数,将原函数进行二次求导。一般的,函数y=f(x)的导数y'=f'(x)仍然是x的函数,则y'=f'(x)的导数叫做函数y=f(x)的二阶导数。
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15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
13+阅读 · 2017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 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+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
1+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
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
0+阅读 · 2023年8月24日
VIP会员
最新内容
学习数据的几何:形状空间分析数学综述
专知会员服务
7+阅读 · 6月17日
定向能反无人机系统最新发展动态
专知会员服务
8+阅读 · 6月17日
从燃煤战舰到算法战争:水面指挥的永恒要求
专知会员服务
6+阅读 · 6月17日
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15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
13+阅读 · 2017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 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+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
1+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
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