Lattice-Boltzmann methods are known for their simplicity, efficiency and ease of parallelization, usually relying on uniform Cartesian meshes with a strong bond between spatial and temporal discretization. This fact complicates the crucial issue of reducing the computational cost and the memory impact by automatically coarsening the grid where a fine mesh is unnecessary, still ensuring the overall quality of the numerical solution through error control. This work provides a possible answer to this interesting question, by connecting, for the first time, the field of lattice-Boltzmann Methods (LBM) to the adaptive multiresolution (MR) approach based on wavelets. To this end, we employ a MR multi-scale transform to adapt the mesh as the solution evolves in time according to its local regularity. The collision phase is not affected due to its inherent local nature and because we do not modify the speed of the sound, contrarily to most of the LBM/Adaptive Mesh Refinement (AMR) strategies proposed in the literature, thus preserving the original structure of any LBM scheme. Besides, an original use of the MR allows the scheme to resolve the proper physics by efficiently controlling the accuracy of the transport phase. We carefully test our method to conclude on its adaptability to a wide family of existing lattice Boltzmann schemes, treating both hyperbolic and parabolic systems of equations, thus being less problem-dependent than the AMR approaches, which have a hard time guaranteeing an effective control on the error. The ability of the method to yield a very efficient compression rate and thus a computational cost reduction for solutions involving localized structures with loss of regularity is also shown, while guaranteeing a precise control on the approximation error introduced by the spatial adaptation of the grid. The numerical strategy is implemented on a specific open-source platform called SAMURAI with a dedicated data-structure relying on set algebra.


翻译:Lattice-Boltzmann 方法以简单、高效和容易平行的方式为人所知,通常依赖统一的Cartesian meshes, 且在空间和时间分解之间有着强大的联系。 这一事实使得降低计算成本和内存影响的关键问题复杂化, 在不需要精细网格的地方, 自动粗化网格, 仍然通过错误控制确保数字解决方案的整体质量。 这项工作为这个有趣的问题提供了可能的答案, 第一次将拉tice- Boltzmann 方法(LBMM)领域与基于波浪的适应性多分辨率(MR)方法(MR)领域连接起来。 为此, 我们使用MR多尺度变换, 以适应网格, 随着解决方案的本地规律性变化而随着时间变化而变化。 碰撞阶段不会因为其固有的本地性质而受到影响, 因为我们没有改变声音的速度, 与大多数LBM/Adaprition Mesh Refinetrial(AM) 战略(AMR) 领域, 从而保留任何LBMS计划的原始结构。 此外, 最初使用MRal- millalalalalalalalalalal alalalalalalal alalalalal eal dal eal preal preal preal preal laction preal laction preal preal laut laut the sal lautal lautal pal pal laut the sal sal lautal lax lautal lautal lax lax lautal lax lax lax lax lax lax lax lax lax lax lax lax laut the sal lax lax lax lax lax lautdal lax lax lax lax lax lax lax lax lax lax lax lax lax lax lax lax lax lax lax lax lax lax lax lax lax lax lax lax lax lax

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