In this paper, we propose a well-balanced fifth-order finite difference Hermite WENO (HWENO) scheme for the shallow water equations with non-flat bottom topography in pre-balanced form. For achieving the well-balance property, we adopt the similar idea of WENO-XS scheme [Xing and Shu, J. Comput. Phys., 208 (2005), 206-227.] to balance the flux gradients and the source terms. The fluxes in the original equation are reconstructed by the nonlinear HWENO reconstructions while other fluxes in the derivative equations are approximated by the high-degree polynomials directly. And an HWENO limiter is applied for the derivatives of equilibrium variables in time discretization step to control spurious oscillations which maintains the well-balance property. Instead of using a five-point stencil in the same fifth-order WENO-XS scheme, the proposed HWENO scheme only needs a compact three-point stencil in the reconstruction. Various benchmark examples in one and two dimensions are presented to show the HWENO scheme is fifth-order accuracy, preserves steady-state solution, has better resolution, is more accurate and efficient, and is essentially non-oscillatory.


翻译:在本文中,我们提出了一个平衡兼顾的五等分五级差异Hermite WENO(HWINO)方案,用于浅水方程式,其表层表面面貌以预先平衡的形式比较。为了实现平衡属性,我们采用了类似的WENO-XS计划[Xing和Shu,J.Comput.Phys.,208(2005)208、206-227]的概念,以平衡通量梯度和源值。原方程式的通量通过非线性HWENO重建来重建,而衍生方程式的其他通量则直接由高度多面形相近。在时间分化步骤中对平衡变量的衍生物应用HWENO限制,以控制维持平衡属性的随机振荡。拟议的HWENO-XS计划使用五等分点螺旋,而不是使用相同的WENO-XS计划,在重建过程中只需要一个三分点的紧要线。在一和两个层面提出各种基准示例,以显示HWENONO-C的精确度和精确度是第五个级的精确度。

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