This article surveys research on the application of compatible finite element methods to large scale atmosphere and ocean simulation. Compatible finite element methods extend Arakawa's C-grid finite difference scheme to the finite element world. They are constructed from a discrete de Rham complex, which is a sequence of finite element spaces which are linked by the operators of differential calculus. The use of discrete de Rham complexes to solve partial differential equations is well established, but in this article we focus on the specifics of dynamical cores for simulating weather, oceans and climate. The most important consequence of the discrete de Rham complex is the Hodge-Helmholtz decomposition, which has been used to exclude the possibility of several types of spurious oscillations from linear equations of geophysical flow. This means that compatible finite element spaces provide a useful framework for building dynamical cores. In this article we introduce the main concepts of compatible finite element spaces, and discuss their wave propagation properties. We survey some methods for discretising the transport terms that arise in dynamical core equation systems, and provide some example discretisations, briefly discussing their iterative solution. Then we focus on the recent use of compatible finite element spaces in designing structure preserving methods, surveying variational discretisations, Poisson bracket discretisations, and consistent vorticity transport.


翻译:文章调查对大型大气和海洋模拟应用相容的有限元素方法的研究。 兼容的有限元素方法将Arakawa的C- 电离电网的有限差异办法延伸至有限元素世界。 它们是由离散的Rham综合体建造的, 这是一种由不同微积分操作者连接的有限元素空间的序列。 使用离散的 de Rham综合体解决部分差异方程式的有用框架已经确立, 但在本条中, 我们侧重于模拟天气、 海洋和气候的动态核心的具体特性。 离散的Rham综合体的最重要后果是Hodge- Helmholtz 脱腐化, 用于排除地球物理流动线性方程式中若干种类的刺激性振荡的可能性。 这意味着兼容的有限元素空间为建立部分差异方程式提供了有用的框架。 在本条中, 我们介绍了兼容的有限元素空间的主要概念, 并讨论了其波波传播特性。 我们调查了在动态核心方程式系统中产生的运输术语的离散化方法, 并且提供了一些实例的离散化、 离散的离析性结构, 、 保持其最小的移动性结构 、 分析 、 的最小的流流变异化的系统。</s>

0
下载
关闭预览

相关内容

南大《优化方法 (Optimization Methods》课程,推荐!
专知会员服务
77+阅读 · 2022年4月3日
专知会员服务
123+阅读 · 2020年9月8日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
171+阅读 · 2019年10月11日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
77+阅读 · 2019年10月10日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
101+阅读 · 2019年10月9日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
39+阅读 · 2019年10月9日
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
强化学习三篇论文 避免遗忘等
CreateAMind
19+阅读 · 2019年5月24日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月18日
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
15+阅读 · 2019年1月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
【推荐】自然语言处理(NLP)指南
机器学习研究会
35+阅读 · 2017年11月17日
【推荐】RNN/LSTM时序预测
机器学习研究会
25+阅读 · 2017年9月8日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014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 · 2012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
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
Arxiv
22+阅读 · 2022年2月4日
VIP会员
相关VIP内容
南大《优化方法 (Optimization Methods》课程,推荐!
专知会员服务
77+阅读 · 2022年4月3日
专知会员服务
123+阅读 · 2020年9月8日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
171+阅读 · 2019年10月11日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
77+阅读 · 2019年10月10日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
101+阅读 · 2019年10月9日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
39+阅读 · 2019年10月9日
相关资讯
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
强化学习三篇论文 避免遗忘等
CreateAMind
19+阅读 · 2019年5月24日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月18日
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
15+阅读 · 2019年1月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
【推荐】自然语言处理(NLP)指南
机器学习研究会
35+阅读 · 2017年11月17日
【推荐】RNN/LSTM时序预测
机器学习研究会
25+阅读 · 2017年9月8日
相关基金
国家自然科学基金
1+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014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 · 2012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
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员