Intrusive uncertainty quantification methods for hyperbolic problems exhibit spurious oscillations at shocks, which leads to a significant reduction of the overall approximation quality. Furthermore, a challenging task is to preserve hyperbolicity of the gPC moment system. An intrusive method which guarantees hyperbolicity is the intrusive polynomial moment (IPM) method, which performs the gPC expansion on the entropy variables. The method, while still being subject to oscillations, requires solving a convex optimization problem in every spatial cell and every time step. The aim of this work is to mitigate oscillations in the IPM solution by applying filters. Filters reduce oscillations by damping high order gPC coefficients. Naive filtering, however, may lead to unrealizable moments, which means that the IPM optimization problem does not have a solution and the method breaks down. In this paper, we propose and analyze two separate strategies to guarantee the existence of a solution to the IPM problem. First, we propose a filter which maintains realizability by being constructed from an underlying Fokker-Planck equation. Second, we regularize the IPM optimization problem to be able to cope with non-realizable gPC coefficients. Consequently, standard filters can be applied to the regularized IPM method. We demonstrate numerical results for the two strategies by investigating the Euler equations with uncertain shock structures in one- and two-dimensional spatial settings. We are able to show a significant reduction of spurious oscillations by the proposed filters.


翻译:超偏心问题的侵入性不确定性量化方法在冲击中表现出虚假的表面振荡,从而导致总体近似质量的大幅下降。此外,一项具有挑战性的任务是保护GPC时间系统的超偏移性。保证超偏移性的侵扰性方法是侵扰性多球时(IPM)法,该方法在变球中进行GPC扩展。这种方法虽然仍然受到振荡,但需要解决每个空间单元和每个时间步骤的螺旋优化问题。这项工作的目的是通过应用过滤器来减少IPM解决方案中的振荡性。过滤器通过设置高顺序的GPC时间系数来减少振动性。但是,一个具有超偏振动性的过滤器可能会导致无法实现的时刻,这意味着IPP的优化问题没有解决方案,方法也正在崩溃。在本文中,我们提议和分析两个不同的战略,即保证IPM问题的解决方案存在。首先,我们提出一个过滤器,通过从一个基本的Fokker-PLPM解决方案构建一个基础的透视像来降低振动的振动性。我们用两种平面的平面的平流法来展示一个不固定的平流法,因此,我们能够将I 将一个平流法调整一个平流法的平的平流压到两个平的平的平的平的平流法。

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