This paper examines a class of PDEs where some part of the PDE system evolves a vector field whose curl remains zero or grows in proportion to specified source terms. Such PDEs are referred to as curl-free or curl-preserving respectively. In this paper we catalogue a class of DG-like schemes for such PDEs. To retain the globally curl-free or curl-preserving constraints, the components of the vector field, as well as their higher moments, have to be collocated at the edges of the mesh. They are updated by using potentials that are collocated at the vertices of the mesh. The resulting schemes : 1) do not blow up even after very long integration times, 2) do not need any special cleaning treatment, 3) can operate with large explicit timesteps, 4) do not require the solution of an elliptic system and 5) can be extended to higher orders using DG-like methods. The methods rely on a special curl-preserving reconstruction and they also rely on multidimensional upwinding. The Galerkin projection, so crucial to the design of a DG method, is now carried out in the edges of the mesh and yields a weak form update that uses potentials that are obtained at the vertices of the mesh with the help of a multidimensional Riemann solver. A von Neumann stability analysis of the curl-preserving methods is carried out and the limiting CFL numbers of this entire family of methods is catalogued in this work. The stability analysis confirms that with increasing order of accuracy, our novel curl-free methods have superlative phase accuracy while substantially reducing dissipation. We also show that PNPM-like methods retain much of the excellent wave propagation characteristics of the DG-like methods while offering a much larger CFL number and lower computational complexity.


翻译:本文检查了一组PDE, 其中PDE 系统的某些部分会演变成一个矢量字段, 其卷轴为零, 或以特定源值的比例增长。 这些 PDE 被分别称为无卷轴或卷轴保存。 在本文件中, 我们为此类 PDE 编程了一类类似 DG 的计划。 要保留全球卷轴或卷轴保存的限制, 矢量字段的组件及其更高时刻必须放在网状边缘, 并且它们需要用在网状边缘的矢量字段。 它们通过使用在网状的螺旋上相交的潜能来更新。 由此产生的精确方案 :1 即使在长期整合后, 也不会爆炸, 2 也不需要任何特殊的清洁处理, 3 3 可以用大清晰的时间步运行类似DGD 。 4 保留全球无卷轴或卷轴保存的制约, 矢量字段的组件以及更高时段。 方法取决于特殊卷轴保存的重建, 并且它们也依赖于多维度上流的方法。 Galkin 投影投影, 如此关键的是C 流流流流流流流的全局流流流流分析,, 而现在也展示了我使用了一个稳定的系统, 。 。 流流流流流流流的精度分析显示的精度分析显示的精度, 。

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