WAVEx：利用FEniCSx的稳定有限元方法进行光谱风浪模型
摘要：使用开源有限元库FEniCSx讨论了波浪作用平衡方程的几种潜在有限元离散化方法。这些方法包括流线上风Petrov-Galerkin方法（SUPG）、最小二乘法和不连续Galerkin方法，并在简化的二维情况下使用FEniCSx实现。开源有限元库（如FEniCSx）通常仅支持高达3维的几何形状。波浪作用平衡方程在空间中有4个维度，因此这带来了一些困难。讨论了一种使用FEniCSx等有限元库，利用乘积基函数解决高于4维域的问题的方法。提出了一个新的谱风浪模型WAVEx，并使用新的有限元库FEniCSx进行实现。WAVEx设计用于在Python代码基础上进行相对小的修改而构建多个有限元离散化。然后，使用WAVEx在地理/谱空间中使用连续有限元和SUPG稳定化进行了示例实现。在时间传播方面，使用广义的一步隐式有限差分方法。当源项激活时，使用称为Strang分裂的二阶算子分裂方案。展示了美国海军研究办公室（ONR）测试台的几个测试案例，其中包括第三代源项和结果与分析解、观测和SWAN输出进行了比较。
作者：Mark Loveland, Eirik Valseth, Jessica Meixner, Clint Dawson
论文ID：2308.00817
分类：Fluid Dynamics
分类简称：physics.flu-dyn
提交时间：2023-08-03