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grep "#Numerical-Analysis"// 20 篇

#Numerical-Analysis

~94 分钟阅读

网格加密一倍,误差反而变成三倍 — Jacobi 迭代的增量收敛判据隐藏了什么

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用增量判据停止 Jacobi 迭代时,网格越细,残留误差按 1/(1-ρ) 放大。以二维导热平板比较 Jacobi、SOR 与最优 ω

六阶矩里15掉成了9 — 决定D2Q9的三个厄米根

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Q=3的高斯-厄米节点把六阶矩真值15算成9,缺掉的整整6把D2Q9的声速平方钉死在1/3,对角权重正好落到1/36。

老实补上三阶矩后误差反而涨了2.8倍 — 力项真正需要守住的几行

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在D2Q9上把力项三阶矩补成动理论的值,误差从0.053%升到0.150%。格子锁住张量一半,该项只在Burnett阶才进动量方程。

网格加密8倍,2.4674纹丝不动 — 1807年傅里叶级数留下的两个常数

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1807年审稿时被退回的傅里叶级数收敛问题,在今天的网格上以8.9490%和π²/4这两个常数回来了。

τ=0.51时把黏性读大了51倍 — 离散LBE二阶展开留下的半个时间步

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把τ设成0.51,连续BGK给出ν=0.17,D2Q9格子测得0.00333,两者差51倍。二阶展开让缓和时间少掉Δt/2。

[论文评述] 拉伸下0.333,压缩下0 — SPH粒子成对抱团的位置

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同一套SPH代码在压缩下能跑完,拉伸下粒子成对,增长率在h/dx=1.2时为0.333。把核函数冻在初始构型上,该增长率变为0。

耗散率提高202倍,温度只降了13% — 层流火焰面的熄火极限

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把化学当量处的标量耗散率从0.05拉到10.12,放大202倍,峰值温度只降13%,从2258.8 K到1960.9 K。再迈一步,燃烧解整支消失。

[论文评述] 同一点的色函数沿两条路径相差0.544 — 旋度约束与交错网格

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同一点的色函数沿两条路径差了0.544。交错网格把旋度按在约1e-12,同位布置在同一剪切层上跑400步后,旋转噪声已经盖过界面。

时间步长放大1001倍的账单 — 半隐式压力格式为何不是L∞稳定

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低马赫半隐式压力格式在M=0.001处把时间步放大到1001倍。间断面上的振荡并不衰减,跑完四圈后仍停在0.18附近。

把参考系推到0.2,粘性少了5.97% — LBM平衡分布缺失的三阶矩

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D2Q9上任意分布的三阶矩Σf c³都被一阶矩ρu锁死。缺的ρu³让粘性随参考系变,U₀=0.2时少5.97%。相对误差按−Ma²走,调τ也压不下去。

动态系数的 49.9% 为负 — Germano 恒等式与平均操作的位置

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用 Germano 恒等式测量 Smagorinsky 系数,网格点约一半给出负的值。平均取在哪里,决定了计算的稳定性。

把网格佩克莱数调到2,解掉到了-0.33 — 可最小化的能量消失的地方

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对流项一进来,刚度矩阵就失去对称,最小总势能不再存在。Pe_h=2时伽辽金解掉到-0.33,稳定化买回的是有界性而不是对称。

把 τ 直接代进去,粘度大了六倍 —— LBM 离散化留下的三处 Δt/2

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一次梯形积分和一行变量替换,在粘度、速度、应力三处各留下一个 Δt/2。用标量 ODE 和 D2Q9 把这三处都测了一遍。

Godunov 方法 — 每个网格里都藏一根小激波管

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Lax激波管给出星压3.40948与星速0.62556。左态3.528高于星压,故左波为膨胀,右波为激波,容差1e-9。

Jacobi 一万次也消不掉的误差,V-循环十次就解决 —— 多重网格的真正秘密

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在64个单元的一维泊松问题上,20步之后V循环的残差通常仍低于1e-10,而同样次数的Jacobi则会停在1e-2附近。

隐式扩散与托马斯算法 — 用一次三对角求解换来无条件稳定

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r=0.6时显式扩散60步内就冲到1e12。隐式法只做一次托马斯三对角扫描,同一时间步仍保持有限,即便把r推到2也不会炸掉。

特征线相撞之处,激波诞生 — Burgers 方程与 (x,t) 平面

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振幅 0.35、波数 1 时,手算得到的光滑正弦特征线在 t*≈0.455 相撞,弱解按两端平均速度把多值区切成一道激波。

四叉树 AMR — 让网格只在需要的地方生长

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把7级均匀线上的128个单元收成41个叶子,大约只剩32%。四叉树只在缩放梯度超过阈值τ处切开,相邻叶子还要守住2:1平衡。

Lax–Wendroff 在阶跃处颤抖 — 用 Flux Limiter 构建二阶 TVD 对流格式

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CFL为0.5、500步时,Lax–Wendroff过冲0.181。minmod、van Leer和MC在同一台阶上为0。

选择 CFD 线性求解器:从 Jacobi 到 BiCGSTAB 的收敛速度对比

·4 min read

在 N=60 的一维泊松上,Jacobi 做完 2000 次残差仍是 2.11e-2,CG 用 60 次降到 1.87e-13。