We present a new high-resolution, non-oscillatory semi-discrete central-upwind scheme for one-dimensional two-layer shallow-water flows with friction and entrainment along channels with arbitrary cross sections and bottom topography. These flows are described by a conditionally hyperbolic balance law with non-conservative products. A detailed description of the properties of the model is provided, including entropy inequalities and asymptotic approximations of the eigenvalues of the corresponding coefficient matrix. The scheme extends existing central-upwind semi-discrete numerical methods for hyperbolic conservation and balance laws and it satisfies two properties crucial for the accurate simulation of shallow-water flows: it {\it preserves the positivity} of the water depth for each layer, and it is {\it well balanced}, i.e., the source terms arising from the geometry of the channel are discretized so as to balance the non-linear hyperbolic flux gradients. Along with the description of the scheme and proofs of these two properties, we present several numerical experiments that demonstrate the robustness of the numerical algorithm.


翻译:我们为一维二层浅水流提出了一个新的高分辨率、非悬浮半分流中央上风方案,其间存在摩擦和内脏,并带有任意跨段和底地地形的管道。这些流动通过一个有条件的双曲平衡法和非保守产品描述。该模型的特性详细说明了该模型的特性,包括酶不平等和相应系数矩阵的叶值的无症状近似值。该方法扩展了现有双向中上风半分解数字法,它满足了精确模拟浅水流的两个至关重要的特性:它保持了每一层水深的假设性,它是相当平衡的。也就是说,该频道的地理测量产生的源术语是离散的,以平衡非线性超离子通量性梯度。除了描述这两个特性和证据外,我们提出了几个数字实验,以显示数字算法的稳健性。

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