In this paper, we develop a fully conservative, positivity-preserving, and entropy-bounded discontinuous Galerkin scheme for simulating the chemically reacting, compressible Euler equations with complex thermodynamics. The proposed formulation is an extension of the conservative, high-order numerical method previously developed by Johnson and Kercher [J. Comput. Phys., 423 (2020), 109826] that maintains pressure equilibrium between adjacent elements. In this first part of our two-part paper, we focus on the one-dimensional case. Our methodology is rooted in the minimum entropy principle satisfied by entropy solutions to the multicomponent, compressible Euler equations, which was proved by Gouasmi et al. [ESAIM: Math. Model. Numer. Anal., 54 (2020), 373--389] for nonreacting flows. We first show that the minimum entropy principle holds in the reacting case as well. Next, we introduce the ingredients required for the solution to have nonnegative species concentrations, positive density, positive pressure, and bounded entropy. We also discuss how to retain the aforementioned ability to preserve pressure equilibrium between elements. Operator splitting is employed to handle stiff chemical reactions. To guarantee satisfaction of the minimum entropy principle in the reaction step, we develop an entropy-stable discontinuous Galerkin method based on diagonal-norm summation-by-parts operators for solving ordinary differential equations. The developed formulation is used to compute canonical one-dimensional test cases, namely thermal-bubble advection, multicomponent shock-tube flow, and a moving hydrogen-oxygen detonation wave with detailed chemistry. We find that the enforcement of an entropy bound can considerably reduce the large-scale nonlinear instabilities that emerge when only the positivity property is enforced, to an even greater extent than in the monocomponent, calorically perfect case.


翻译:在本文中, 我们开发了一个完全保守的, 真实的保存, 和恒定的不连续的 Galerkin 方案, 用于模拟化学反应, 压缩的 Euler 方程式, 以及复杂的热动力学。 提议的配方是强生和Kercher[J. Comput. pyls., 423 (2020年), 109826] 先前开发的保守的、 高排序的数字方法的延伸, 保持相邻元素之间的压力平衡。 在我们的两部分文件的第一部分, 我们侧重于一维立方体。 我们的方法根植根于一个最小的变异性原则, 由多成的变异方方程式, 压缩的 Euler 方方方方方程式。 我们用一个最小的变异性方程式来保持一个最低变异性压的变异性, 在一个变异性体的变异性模型中, 我们用一个更精确的变异的变异的变异性模型来保持一个变异的变压的变异的变压。

0
下载
关闭预览

相关内容

Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
152+阅读 · 2019年10月12日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
175+阅读 · 2019年10月11日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
92+阅读 · 2019年10月10日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Workshop
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年12月20日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium9
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年12月17日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium8
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月16日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium6
中国图象图形学学会CSIG
2+阅读 · 2021年11月12日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium3
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月9日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月3日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
28+阅读 · 2019年5月18日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
17+阅读 · 2018年12月24日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2009年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年1月31日
Arxiv
65+阅读 · 2021年6月18日
VIP会员
相关资讯
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Workshop
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年12月20日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium9
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年12月17日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium8
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月16日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium6
中国图象图形学学会CSIG
2+阅读 · 2021年11月12日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium3
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月9日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月3日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
28+阅读 · 2019年5月18日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
17+阅读 · 2018年12月24日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员