We present a new perspective on the use of weighted essentially nonoscillatory (WENO) reconstructions in high-order methods for scalar hyperbolic conservation laws. The main focus of this work is on nonlinear stabilization of continuous Galerkin (CG) approximations. The proposed methodology also provides an interesting alternative to WENO-based limiters for discontinuous Galerkin (DG) methods. Unlike Runge--Kutta DG schemes that overwrite finite element solutions with WENO reconstructions, our approach uses a reconstruction-based smoothness sensor to blend the numerical viscosity operators of high- and low-order stabilization terms. The so-defined WENO approximation introduces low-order nonlinear diffusion in the vicinity of shocks, while preserving the high-order accuracy of a linearly stable baseline discretization in regions where the exact solution is sufficiently smooth. The underlying reconstruction procedure performs Hermite interpolation on stencils consisting of a mesh cell and its neighbors. The amount of numerical dissipation depends on the relative differences between partial derivatives of reconstructed candidate polynomials and those of the underlying finite element approximation. All derivatives are taken into account by the employed smoothness sensor. To assess the accuracy of our CG-WENO scheme, we derive error estimates and perform numerical experiments. In particular, we prove that the consistency error of the nonlinear stabilization is of the order $p+1/2$, where $p$ is the polynomial degree. This estimate is optimal for general meshes. For uniform meshes and smooth exact solutions, the experimentally observed rate of convergence is as high as $p+1$.


翻译:我们从一个新的角度介绍了在高阶超曲线保护法的高阶方法中使用加权基本非悬浮(WENO)重建(WENO)的方法。 这项工作的主要重点是持续Galerkin(CG)近似值的非线性稳定。 拟议的方法还为不连续的Galerkin(DG)方法提供了基于WENO(WENO)的限制限制器的一种有趣的替代方法。 不像Ruge- Kutta DG计划那样,我们的方法使用基于重建的平稳感应器来混合高阶和低阶稳定法的数字粘度操作器。 如此定义的WENO近似法在冲击附近引入了非线性非线性非线性扩散。 同时在精确的解决方案相当平滑的区域内保持了线性稳定基线离差的高度准确性。 基本的重建程序对由中值单位(Mesh)细胞及其邻系构成的精度进行Hermite调。 数字分解程度取决于经过重建的候选的美元和低阶稳定值稳定条件的数值操作者之间的部分衍生物之间的相对差异。 由我们所观察到的Slental-G的精确度分析, 和我们所观察到的精确度的精确度的精确度的精确度, 。

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