ИССЛЕДОВАНИЯ РАЗНОСТНЫХ СХЕМ ДЛЯ ДВУМЕРНЫХ УРАВНЕНИЙ НАВЬЕ–СТОКСА АЛГОРИТМАМИ КОМПЬЮТЕРНОЙ АЛГЕБРЫ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

На основе алгоритма построения базисов Грёбнера рассмотрен класс совместных разностных схем для уравнений Навье–Стокса несжимаемой жидкости в физических переменных и их дифференциальные приближения. Представлены результаты исследования первых дифференциальных приближений этих схем, выполненные авторскими программами, реализованными в системе компьютерной алгебре SymPy. Для рассмотренных разностных схем показана квадратичная зависимость погрешности рассмотренных разностных схем для больших чисел Рейнольдса и обратная пропорциональная для ползущих течений.

Об авторах

Ю. А. Блинков

Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского; Российский университет дружбы народов (РУДН); Объединенный институт ядерных исследований

Email: blinkovua@info.sgu.ru
Россия, 410012, Саратов, ул. Астраханская, д. 83; Россия, 117198, Москва, ул. Миклухо-Маклая, д. 6; Россия, 141980, Дубна, ул. Жолио-Кюри, д. 6

А. Ю. Ребрина

Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.

Автор, ответственный за переписку.
Email: anrebrina@yandex.ru
Россия, 410054, Саратов, ул. Политехническая, д. 77

Список литературы

  1. Самарский А.А. Теория разностных схем. 3-е изд., испр. – М. Наука. 1989. 616 с.
  2. Блинков Ю.А., Мозжилкин В.В. Генерация разностных схем для уравнения Бюргерса построением базисов Грёбнера // Программирование. 2006. № 2. С. 71–74.
  3. Gerdt V.P., Blinkov Yu.A., Mozzhilkin V.V. Gröbner Bases and Generation of Difference Schemes for Partial Differential Equations // SIGMA. 2006. № 2(051). 26 p.
  4. Buchberger B. Gröbner bases: an Buchberger algorithmic method in polynomial ideal theory // Recent Trends in Multidimensional System Theory / Ed. by N.K. Bose. V. 6. Reidel, Dordrecht, 1985. P. 184–232.
  5. Шокин Ю.И., Яненко Н.Н. Метод дифференциального приближения. Применение к газовой динамике. Новосибирск: Наука: Сиб. отд-ние, 1985. 364 с.
  6. Блинков Ю.А., Гердт В.П., Маринов К.Б. Дискретизация квазилинейных эволюционных уравнений методами компьютерной алгебры // Программирование. 2017. № 2. С. 28–34.
  7. Zhang X., Gerdt V.P., Blinkov Y.A. Algebraic Construction of a Strongly Consistent, Permutationally Symmetric and Conservative Difference Scheme for 3D Steady Stokes Flow // Symmetry. 2019. № 11(269). 15 p.
  8. Блинков А.Ю., Малых М.Д., Севастьянов Л.А. О дифференциальных приближениях разностных схем // Изв. Сарат. ун-та. Нов. cер. Сер. Математика. Механика. Информатика. 2021. № С. 472–488.
  9. Gerdt V.P., Robertz D. Consistency of Finite Difference Approximations for Linear PDE Systems and its Algorithmic Verification / In: S. Watt (ed.). Proceedings of ISSAC 2010 P. 53–59.
  10. Gerdt V.P. Consistency Analysis of Finite Difference Approximations to PDE Systems / Mathematical Modelling in Computational Physics 2011. LNCS. V. 7125. 2012. P. 28–42.
  11. Scala R.L. Gröbner bases and gradings for partial difference ideals // Math. Comput. 2015. № 84. P. 959–985.
  12. Gerdt V.P., Blinkov Yu.A. Involution and Difference Schemes for the Navier–Stokes Equations / In: Gerdt V.P., Mayr E.W., Vorozhtsov E.V. (eds.) CASC 2009. LNCS. 2009. V. 5743. P. 94–105.
  13. Amodio P., Blinkov Yu.A., Gerdt V.P., La Scala R. On Consistency of Finite Difference Approximations to the Navier-Stokes Equations / In: Gerdt V.P., Koepf W., Mayr E.W., Vorozhtsov E.V. (eds.) CASC 2013. LNCS. 2013. V. 8136. P. 46–60.
  14. Amodio P., Blinkov Yu.A., Gerdt V.P., Scala R.La. Algebraic construction and numerical behavior of a new s-consistent difference scheme for the 2D Navier–Stokes equations // Appl. Math. and Comput. 2017. № 314. P. 408–421.
  15. Blinkov Yu.A., Gerdt V.P., Lyakhov D.A., Michels D.L. A Strongly Consistent Finite Difference Scheme for Steady Stokes Flow and its Modified Equations / In: Gerdt V.P., Koepf W., Mayr E.W., Vorozhtsov E.V. (eds.) CASC 2018. LNCS. 2018. V. 11077. P. 67–81.
  16. Michels D.L., Gerdt V.P., Blinkov Y.A., Lyakhov D.A. On the Consistency Analysis of Finite Difference Approximations // Journal of Mathematical Sciences (United States). 2019. № 5. P. 665–677.
  17. Gerdt V.P., Robertz D., Blinkov Yu.A. Strong Consistency and Thomas Decomposition of Finite Difference Approximations to Systems of Partial Differential Equations / eprint arXiv:2009.01731. 2019. 48 p.
  18. Cartan E. Sur certaines expressions différentielles et le problème de Pfaff // Annales scientifiques de l’École Normale Supérieure Sér. 3. 1899. № 16. P. 239–332.
  19. Kähler E. Einführung in die Theorie der Systeme von Differentialgleichungen. Hamburger mathematische Einzelschriften 16. Leipzig: B.G. Teubner. 1934. Vol IV. 80 p.
  20. Riquier C. Les Systèmes d’Equations aux Dérivées Partielles. Mémorial Sci. Math. XXXII, Gauthier-Villars, Paris. 1910.
  21. Harlow F.H., Welch J.E. Numerical Calculation of Time-Dependent Viscous Incompressible Flow of Fluid with Free // Phys. Fluids. 1965. № 8. P. 2182–2189.
  22. Buchberger B. Ein Algorithmus zum Auffinden der Basiselemente des Restklassenrings nach einem nulldimensionalen Polynomideal: Ph.D. thesis / Universiät Innsbruck. 1965.
  23. Taylor G.I. On the decay of vortices in a viscous fluid // Philosophical Magazine. 1923. V. 46. P. 671–674.
  24. Kovasznay L.I.G. Laminar flow behind a two-dimensional grid // Mathematical Proceedings of the Cambridge Philosophical Society. 1948. V. 44. № 1. P. 58–62.

© Ю.А. Блинков, А.Ю. Ребрина, 2023

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах