洪水模型中的摩擦解耦与旋转不变性丧失
地球物理
2021-05-19 v1
摘要
摩擦解耦，即分别计算摩擦矢量分量并单独使用相应的速度分量，在 SWE 简化方程（零惯性近似与局部惯性近似）的交错网格模型中十分常见，这源于编程的简便性以及随之而来的计算加速。本文从理论与数值角度研究了摩擦解耦的影响。首先，发现摩擦矢量解耦导致所计算的摩擦力减小以及摩擦力矢量发生旋转。其次，证明了解耦摩擦模型缺乏旋转不变性，即模型结果依赖于参考坐标系的对齐方式。这些理论结果已通过数值实验得到证实。基于此，显然摩擦矢量的解耦导致相应数学与数值模型可信度的严重丧失。尽管解耦摩擦计算带来的加速较为有限，但在任何情况下都应优先采用经典的耦合摩擦模型。
引用
@article{arxiv.2009.11188,
title = {Friction decoupling and loss of rotational invariance in flooding models},
author = {Luca Cozzolino and Giada Varra and Luigi Cimorelli and Domenico Pianese and Renata Della Morte},
journal= {arXiv preprint arXiv:2009.11188},
year = {2021}
}