Computations of incompressible flows with velocity boundary conditions require solution of a Poisson equation for pressure with all Neumann boundary conditions. Discretization of such a Poisson equation results in a rank-deficient matrix of coefficients. When a non-conservative discretization method such as finite difference, finite element, or spectral scheme is used, such a matrix also generates an inconsistency which makes the residuals in the iterative solution to saturate at a threshold level that depends on the spatial resolution and order of the discretization scheme. In this paper, we examine inconsistency for a high-order meshless discretization scheme suitable for solving the equations on a complex domain. The high order meshless method uses polyharmonic spline radial basis functions (PHS-RBF) with appended polynomials to interpolate scattered data and constructs the discrete equations by collocation. The PHS-RBF provides the flexibility to vary the order of discretization by increasing the degree of the appended polynomial. In this study, we examine the convergence of the inconsistency for different spatial resolutions and for different degrees of the appended polynomials by solving the Poisson equation for a manufactured solution as well as the Navier-Stokes equations for several fluid flows. We observe that the inconsistency decreases faster than the error in the final solution, and eventually becomes vanishing small at sufficient spatial resolution. The rate of convergence of the inconsistency is observed to be similar or better than the rate of convergence of the discretization errors. This beneficial observation makes it unnecessary to regularize the Poisson equation by fixing either the mean pressure or pressure at an arbitrary point. A simple point solver such as the SOR is seen to be well-convergent, although it can be further accelerated using multilevel methods.


翻译:与高速边界条件的不压缩流的计算方法也产生不一致,使得迭代溶液的饱和度的剩余值取决于空间分辨率和离散机制的顺序。在本文中,我们研究了适合在复杂域内解析等式的高等级中无网点的离散性电离性公式的不一致性。Poisson等式的分解性分解性导致的系数表位下降。当使用非保守的离散方法,例如有限差异、有限元素或光谱图时,这种矩阵也会产生不一致性,使迭代溶液的剩余值在临界值水平上达到饱和度,这取决于空间分辨率和离散方案的顺序。在本研究中,我们研究了适合于在复杂域内解析方方的高端中无网位离异性离异性模型的不一致性。高端无线方法使用多相控线线的混合分解性基函数(PHS-RBF) 将这种不一致性的趋同性调性调性数据作为稳定的解解解算法,我们用不同的空间分辨率解解解解解解解解的分解度作为不同的分解度的分解度的分解性分辨率的分解度水平。

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