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  • 高分辨率格式

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    高分辨率格式(High-resolution scheme)

    当使用高精度进行数值求解偏微分方程时,若方程的解存在间断或激波,需要使用高分辨率格式。通常其具有以下性质:

    • 在解的连续部分二阶或更高精度
    • 数值解不受高阶振荡影响
    • 在间断或激波附近可以获得高精度
    • 相同精度下,包含波的网格节点个数少于低阶格式

    一般的格式不具备求解大梯度现象时获得高分辨率;它们通常会引入非物理影响,如使解平滑或者高阶振荡。Godunov定理证明了线性方法不能提供高于一阶的无振荡格式,这个困难吸引了许多学者关注并且提出了一系列方法来解决这个难题。为了避免当激波存在时数值解发生振荡或非物理振荡,格式具有总变差减小特性特别有效。

    有两种方法特别有效,分别是MUSCL配合流量/斜率限制器格式和WENO方法。两种方法都成为高分辨率格式。

    MUSCL方法通常在连续区域为二阶精度并且能够提供间断区域附近具有较高分辨率及单调的数值解。这种方法直接有效。

    对于同时包含激波与复杂连续解的情况,WENO格式可以提供高于二阶高精度并且在间断附近有较高分辨率。当需要提高连续区域计算精度时,许多应用都倾向于使用5阶WENO格式。


    高分辨率格式(High-resolution scheme),翻译参考自舒其望《计算流体力学的若干新方法》

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