两类新型多尺度交错块格式高效模拟大规模弱阻尼线性波
数值分析
2023-06-21 v1 数值分析
动力系统
计算物理
流体动力学
摘要
许多多尺度波系统表现出宏观尺度的涌现行为，例如洪水与海啸的流体动力学。解析大范围空间尺度通常需要高昂得令人望而却步的计算成本。波系统中的微小耗散给多维多尺度建模方法的进一步发展带来了重大挑战。本文在新型二维交错块格式上开发并评估了两类无方程多尺度方法，并展示了这些多尺度格式在弱阻尼线性波中的效力与实用性。对数值舍入误差敏感性的详细研究确立了所开发交错块格式的鲁棒性。在广泛参数范围内的全面特征值分析确立了多尺度格式的稳定性、精度与一致性。计算复杂度分析表明，多尺度格式实测计算时间可比相应全域计算时间小 10^5 倍。本工作为高效大规模模拟具有挑战性的非线性多尺度波提供了必要基础。
引用
@article{arxiv.2210.15823,
title = {Two novel families of multiscale staggered patch schemes efficiently simulate large-scale, weakly damped, linear waves},
author = {J. Divahar and A. J. Roberts and Trent W. Mattner and J. E. Bunder and Ioannis G. Kevrekidis},
journal= {arXiv preprint arXiv:2210.15823},
year = {2023}
}
备注
35 pages, 12 figures, and 6 tables