中文

广义多孔介质方程中的数值伪影:为何调和平均本身不应受责

数值分析 2018-02-14 v5

摘要

退化的抛物型广义多孔介质方程(GPME)由于自锐化和其尖角解而带来数值挑战。针对这些问题,我们给出了GPME的两个子类(关于 pp 可微的 k(p)k(p))的结果,即多孔介质方程(PME)和超慢扩散方程。文献中报道了虚假时间振荡以及非物理的锁定和滞后现象。这些问题被归因于小 pp 时系数 k(p)k(p) 的调和平均,并建议用算术平均作为替代。我们表明调和平均并非唯一原因,且一种改进的离散化可缓解这些问题。在此,我们利用修正方程分析研究了这些数值伪影的成因。修正方程框架可用于任何类型的离散化。我们给出了二阶有限体积法的结果。观测到的调和平均问题可追溯到其修正方程中的两个主要误差项。这也通过修正调和法(MHM)进行了数值说明,该方法可局部修改关键项以消除上述数值伪影。

关键词

引用

@article{arxiv.1709.02581,
  title  = {Numerical Artifacts in the Generalized Porous Medium Equation: Why Harmonic Averaging Itself Is Not to Blame},
  author = {Danielle Maddix and Luiz Sampaio and Margot Gerritsen},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1709.02581},
  year   = {2018}
}