我一直在流体力学中遇到术语“保守”而不是“非保守”形式的方程。是否有人可以分享一个很好的参考来清楚地区分两者或阐明它们的含义以及它们的优点/缺点是什么?
保守v非保守
计算科学
pde
2021-12-04 18:05:44
1个回答
简而言之,如果方程中涉及散度算子,您可以识别出一个保守的公式。例如,质量守恒方程自然地写成保守形式:
通过对(参考体积)和通量发散定理积分:
您可以理解,参考体积中的质量量等于随时间的变化(第一项)+相对于表面边界 S的通量总和 ( )正常指向外面,这就是进入和离开之间的区别。从某种意义上说是保守的,如果我们将所有作用在体积上的贡献相加,结果每次都将是恒定的,这意味着质量不会丢失或产生。
对于纯平流方程(非保守): 以下定理不适用(无散度算子)。这意味着数量是通过计算域平流的,因此如果我们将自己置于欧拉形式主义中,观察参考体积,结果可能在 t=dt 时为 1,在 t=t 时为 0.5 +dt => 非保守的。
建议以保守形式求解方程,因为它们尊重守恒原理,但有时需要一个额外的平流方程(多流体模拟),在没有大量数值问题的情况下离散化可能非常乏味。
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