In this paper, a compact and high order ADER (Arbitrary high order using DERivatives) scheme using the simple HWENO method (ADER-SHWENO) is proposed for hyperbolic conservation laws. The newly-developed method employs the Lax-Wendroff procedure to convert time derivatives to spatial derivatives, which provides the time evolution of the variables at the cell interfaces. This information is required for the simple HWENO reconstructions, which take advantages of the simple WENO and the classic HWENO. Compared with the original Runge-Kutta HWENO method (RK-HWENO), the new method has two advantages. Firstly, RK-HWENO method must solve the additional equations for reconstructions, which is avoided for the new method. Secondly, the SHWENO reconstruction is performed once with one stencil and is different from the classic HWENO methods, in which both the function and its derivative values are reconstructed with two different stencils, respectively. Thus the new method is more efficient than the RK-HWENO method. Moreover, the new method is more compact than the existing ADER-WENO method. Besides, the new method makes the best use of the information in the ADER method. Thus, the time evolution of the cell averages of the derivatives is simpler than that developed in the work [Li et. al., 447 (2021), 110661.]. Numerical tests indicate that the new method can achieve high order for smooth solutions both in space and time, keep non-oscillatory at discontinuities.


翻译:在本文中,我们提出了一种紧凑且高阶使用简单HWENO方法的ADER (高阶任意使用导数DERivatives)方案-ADER-SHWENO,用于双曲守恒律。新方法采用Lax-Wendroff过程将时间导数转换为空间导数,这提供了单元界面处变量的时间演化。这些信息是进行简单HWENO重构所需的,该方法综合利用了简单WENO和经典HWENO的优点。与原始函数与其导数值均使用两个不同变换区间的经典HWENO方法不同,新方法仅使用一个变换区间一次进行SHWENO重构。因此,新方法比RK-HWENO方法更为高效。此外,新方法比现有的ADER-WENO方法更简洁。此外,新方法最大程度地利用了ADER方法中的信息。因此,导数的单元区域平均值的时间演化比[Li et. al., 447 (2021), 110661.]中开发的要简单得多。数值测试表明,新方法在空间和时间上对于平滑解可以实现高阶精度,且在不连续的情况下不出现振荡。

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