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Convection stable: schémas de discrétisation et méthodes TVD

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Dans cours

ME-474: Numerical flow simulation

This course provides practical experience in the numerical simulation of fluid flows. Numerical methods are presented in the framework of the finite volume method. A simple solver is developed with Matlab, and a commercial software is used for more complex ...

Description

Cette séance de cours couvre les schémas de discrétisation pour le terme convectif, y compris la différenciation ascendante (UD), la différenciation centrale (CD) et les schémas d'ordre supérieur tels que LUD et QUICK. Il introduit également des méthodes de réduction totale des variations (TVD), qui visent à atteindre une précision d'ordre supérieur sans introduire de nouveaux extrema. L'instructeur explique les critères de limite et de précision de deuxième ordre dans les schémas TVD, ainsi que diverses fonctions de limitation telles que Van Leer, Van Albada et SUPERBEE. Des exemples pratiques et des lignes directrices sont fournis, soulignant les avantages des schémas de TVD dans les simulations de flux numériques par rapport aux méthodes traditionnelles telles que UD et CD.

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Enseignant·e

Edouard Boujo

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Concepts associés (5)

Méthode des différences finies

En analyse numérique, la méthode des différences finies est une technique courante de recherche de solutions approchées d'équations aux dérivées partielles qui consiste à résoudre un système de relations (schéma numérique) liant les valeurs des fonctions inconnues en certains points suffisamment proches les uns des autres. Cette méthode apparaît comme étant la plus simple à mettre en œuvre car elle procède en deux étapes : d'une part la discrétisation par différences finies des opérateurs de dérivation/différentiation, d'autre part la convergence du schéma numérique ainsi obtenu lorsque la distance entre les points diminue.

Différence finie

En mathématiques, et plus précisément en analyse, une différence finie est une expression de la forme f(x + b) − f(x + a) (où f est une fonction numérique) ; la même expression divisée par b − a s'appelle un taux d'accroissement (ou taux de variation), et il est possible, plus généralement, de définir de même des différences divisées. L'approximation des dérivées par des différences finies joue un rôle central dans les méthodes des différences finies utilisées pour la résolution numérique des équations différentielles, tout particulièrement pour les problèmes de conditions aux limites.

Difference quotient

In single-variable calculus, the difference quotient is usually the name for the expression which when taken to the limit as h approaches 0 gives the derivative of the function f. The name of the expression stems from the fact that it is the quotient of the difference of values of the function by the difference of the corresponding values of its argument (the latter is (x + h) - x = h in this case). The difference quotient is a measure of the average rate of change of the function over an interval (in this case, an interval of length h).

Variation totale d'une fonction

En mathématiques, la variation totale est liée à la structure (locale ou globale) du codomaine d'une fonction. Pour une fonction continue à valeurs réelles f, définie sur un intervalle [a, b] ⊂ R, sa variation totale sur l'intervalle de définition est une mesure de la longueur d'arc de la projection sur l'axe des ordonnées de la courbe paramétrée (x, f(x)), pour x ∈ [a, b]. L'idée de variation totale pour les fonctions d'une variable réelle a d'abord été introduite par Camille Jordan, afin de démontrer un théorème de convergence pour les séries de Fourier de fonctions discontinues périodiques à variation bornée.

Fonction à variation bornée