无需 TVD 时间离散化的间断伽辽金方法 TVD 与 TVB 保持
数值分析
2026-06-25 v1
摘要
总变差递减(TVD)和总变差有界(TVB)性质对于控制守恒律数值解中的伪振荡至关重要。在经典的 Runge--Kutta(RK)间断伽辽金(DG)框架中,保持这些性质本质上依赖于 TVD 时间积分器,如今更常被称为强稳定保持(SSP)方法。这种依赖性施加了严格的结构限制,包括阶数障碍以及与各种全离散 DG 格式的不兼容性,从近期具有紧致模板的 RKDG 方法(cRKDG)到广泛确立的任意导数(ADER)DG 方法均受影响。为了绕过这些限制,我们提出了一种新颖的迹受限校正子框架,该框架在使用通用非 SSP 时间步进的情况下保持了均值 TVD/TVB 性质。基于 Harten 引理,我们的关键洞察是,总变差稳定性完全由最终校正阶段的单元均值更新决定。因此,我们仅在最终阶段修改数值通量中的迹,而让中间预测阶段不受约束。这一策略将振荡控制与 SSP 限制解耦,兼容标准的 RKDG、cRKDG 和 ADER-DG 预测器,并保留了 cRKDG 框架的紧致性。我们还证明了该限制器在光滑区域不会被激活,从而保持了原有的精度。最后,给出了数值实验以证明该方法的能力和鲁棒性。
引用
@article{arxiv.2606.26692,
title = {TVD and TVB preservation without TVD time discretization for discontinuous Galerkin methods},
author = {Ziyao Xu and Zheng Sun},
journal= {arXiv preprint arXiv:2606.26692},
year = {2026}
}