We propose a regularization for Reduced Order Models (ROMs) of the quasi-geostrophic equations (QGE) to increase accuracy when the Proper Orthogonal Decomposition (POD) modes retained to construct the reduced basis are insufficient to describe the system dynamics. Our regularization is based on the so-called BV-alpha model, which modifies the nonlinear term in the QGE and adds a linear differential filter for the vorticity. To show the effectiveness of the BV-alpha model for ROM closure, we compare the results computed by a POD-Galerkin ROM with and without regularization for the classical double-gyre wind forcing benchmark. Our numerical results show that the solution computed by the regularized ROM is more accurate, even when the retained POD modes account for a small percentage of the eigenvalue energy. Additionally, we show that, although computationally more expensive that the ROM with no regularization, the regularized ROM is still a competitive alternative to full order simulations of the QGE.


翻译:我们建议对准地球营养方程式的减序模型(ROMs)进行正规化,以便在为构建减序基础而保留的正正正正正正正正分解(POD)模式不足以描述系统动态时提高准确性。我们的正规化基于所谓的BV-alpha模型,该模型修改了QE的非线性术语,并为园艺人增加了线性差分过滤器。为了显示BV-alpha模型在关闭ROM方面的有效性,我们将POD-Galerkin 模型计算的结果与经典双向风力压力基准进行对比,而不对经典双向强风基准进行正规化。我们的数字结果显示,正规化的ROD模型计算出来的解决方案更为准确,即使所保留的POD模式占了电子价值能源的一小部分。此外,我们表明,尽管在计算上成本更高,没有正规化的ROM仍然是全面模拟QGE的竞争性替代方法。

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