Approximate multidimensional Riemann solvers are essential building blocks in designing globally constraint-preserving finite volume time domain (FVTD) and discontinuous Galerkin time domain (DGTD) schemes for computational electrodynamics (CED). In those schemes, we can achieve high-order temporal accuracy with the help of Runge-Kutta or ADER time-stepping. This paper presents the design of a multidimensional approximate Generalized Riemann Problem (GRP) solver for the first time. The multidimensional Riemann solver accepts as its inputs the four states surrounding an edge on a structured mesh, and its output consists of a resolved state and its associated fluxes. In contrast, the multidimensional GRP solver accepts as its inputs the four states and their gradients in all directions; its output consists of the resolved state and its corresponding fluxes and the gradients of the resolved state. The gradients can then be used to extend the solution in time. As a result, we achieve second-order temporal accuracy in a single step. In this work, the formulation is optimized for linear hyperbolic systems with stiff, linear source terms because such a formulation will find maximal use in CED. Our formulation produces an overall constraint-preserving time-stepping strategy based on the GRP that is provably L-stable in the presence of stiff source terms. We present several stringent test problems, showing that the multidimensional GRP solver for CED meets its design accuracy and performs stably with optimal time steps. The test problems include cases with high conductivity, showing that the beneficial L-stability is indeed realized in practical applications.


翻译:近似多维的里曼问题解答器是设计计算电动(CED)全球限制-保存有限体积时间域(FVTD)和不连续的Galerkin时间域(DGTD)方案(CED)的基本构件。在这些方案中,我们可以在龙格-库塔或ADER时间步调的帮助下,实现高端时间精确度。本文件首次展示了一个多维的通用里曼问题(GRP)解答器的设计。里曼问题解答器在其投入中接受结构化网格上边缘的四个国家,其产出由已解决的精确度及其相关通量组成。相比之下,多维的GRP解答器在其投入中接受四个状态及其所有方向的梯度;其输出由解析状态及其相应的通性通性通则组成。 梯度可以用来及时延长解答。因此,我们在一个步骤中实现了二阶线性时间精度时间精度的精确度精确度。在这个工作中,对直线性双曲线系统进行优化的精确度精确度精确度和直径直径直径定步骤的计算,从而以最精确的直径直径直径显示整个设计源的精度的精确的精确度,因为我们在精确度的精度的精度的精度的精确度的精确度上显示的精度的精确度。

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