Ускоренный алгоритм изменения топологии для метода адвекции контуров

Авторы

  • А.А. Баранов
  • М.С. Пермяков

Ключевые слова:

геофизическая гидродинамика
вычислительная гидродинамика
контурная динамика
адвекция контуров
редактирование контуров
изменение топологии

Аннотация

Метод адвекции контуров представляет собой один из лагранжевых подходов для моделирования процессов переноса скалярной примеси в квазидвумерных потоках идеальной несжимаемой жидкости, которые встречаются во многих приложениях геофизической гидродинамики. Для сохранения вычислительной эффективности при усложнении структуры переносимых полей этот метод включает в себя процедуру редактирования контуров, а также формы и топологии ограничиваемых ими областей. В статье анализируются основные шаги указанной процедуры и предлагается ускоренный вариант ее алгоритма, позволяющий существенно сократить временные затраты. Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект 12–05–31011–мол_а) и ДВО РАН (проекты 12–I–П–19–02 и 12–III–А–07–051).


Загрузки

Опубликован

2013-10-01

Выпуск

Раздел

Раздел 2. Программирование

Авторы

А.А. Баранов

М.С. Пермяков


Библиографические ссылки

  1. Waugh D.W., Plumb R.A. Contour advection with surgery: a technique for investigating finescale structure in tracer transport // Journal of the Atmospheric Sciences. 1994. 51, N 4. 530-540.
  2. Dritschel D.G., Ambaum M.H. P. A contour-advective semi-Lagrangian numerical algorithm for simulating fine-scale conservative dynamical fields // Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society. 1997. 123, N 540. 1097-1130.
  3. Zabusky N.J., Hughes M.H., Roberts K.V. Contour dynamics for the Euler equations in two dimensions // Journal of Computational Physics. 1979. 30, N 1. 96-106.
  4. Соколовский М.А., Веррон Ж. Динамика вихревых структур в стратифицированной вращающейся жидкости. М.-Ижевск: Ижевский институт компьютерных исследований, 2011.
  5. Козлов В.Ф. Метод контурной динамики в модельных задачах о топографическом циклогенезе в океане // Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1983. 19, № 8. 845-854.
  6. Козлов В.Ф. Метод контурной динамики в океанологических исследованиях: результаты и перспективы // Морской гидрофизический журнал. 1985. № 4. 10-14.
  7. Dritschel D.G. Contour dynamics and contour surgery: numerical algorithms for extended, high-resolution modelling of vortex dynamics in two-dimensional, inviscid, incompressible flows // Computer Physics Reports. 1989. 10, N 3. 77-146.
  8. Dritschel D.G. Contour Surgery: A Topological reconnection scheme for extended integrations using contour dynamics // Journal of Computational Physics. 1988. 77, N 1. 240-266.
  9. Макаров В.Г. Вычислительный алгоритм метода контурной динамики с изменяемой топологией исследуемых областей // Моделирование в механике. 1991. T. 5(22), № 4. 83-95.
  10. Schaerf T.M., Macaskill C. On contour crossings in contour-advective simulations. Part 1. Algorithm for detection and quantification // Journal of Computational Physics. 2012. 231, N 2. 465-480.
  11. Schaerf T.M., Macaskill C. On contour crossings in contour-advective simulations. Part 2. Analysis of crossing errors and methods for their prevention // Journal of Computational Physics. 2012. 231, N 2. 481-504.
  12. Ласло М. Вычислительная геометрия и компьютерная графика на C++. М.: БИНОМ, 1997.
  13. Мелешко В.В., Краснопольская Т.С. Смешивание вязких жидкостей // Нелинейная динамика. 2005. 1, № 1. 69-109.