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Cahn-Hilliard-Navier-Stokes 系统的二阶 SAV-ZEC 格式收敛性分析

数值分析 2025-08-01 v1 数值分析

摘要

结合标量辅助变量(SAV)方法和零能量贡献(ZEC)技术,我们分析了 Cahn-Hilliard-Navier-Stokes(CHNS)系统的一个线性且完全解耦的数值格式。具体而言,基于 SAV-ZEC 重新表述,全离散格式结合了标记网格(MAC)有限差分空间逼近、BDF2 时间离散以及非线性项的 Adams-Bashforth 外推。应用压力校正方法来解耦 Stokes 方程。在实现所得数值系统时,仅需常系数类泊松求解器。该数值格式关于重写的总能量泛函是无条件稳定的,该泛函由双井势中的一个辅助变量、平衡所有非线性耦合项的另一个辅助变量、原始相变量中的表面能以及运动能部分表示。具体而言,我们推导出了相变量在 (0,T;Hh1)2(0,T;Hh3)\ell^{\infty}(0,T;H_h^1)\cap\ell^2(0,T;H_h^3) 范数以及速度变量在 (0,T;2)2(0,T;Hh1)\ell^{\infty}(0,T;\ell^2)\cap\ell^2(0,T;H_h^1) 范数下的误差估计,并具有最优收敛阶。

关键词

引用

@article{arxiv.2507.22949,
  title  = {Convergence analysis of a second-order SAV-ZEC scheme for the Cahn-Hilliard-Navier-Stokes system},
  author = {Jingwei Sun and Zeyu Xia and Wei Zhang},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2507.22949},
  year   = {2025}
}