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  《应用气象学报》(双月刊)是大气科学理论与应用研究的综合性学术期刊,主要刊登反映新理论与新技术在大气科学中的应用,以及大气科学理论与实践相结合, ...

高阶正定守恒的中心约束多矩有限体积平流模式

作者:舒谦 唐杰 陈春刚 肖锋 沈学顺 周立隆 李泽椿 朱克云 李兴良

关键词: 平流方案; 多矩有限体积法; 正定守恒; 高精度方案;

摘要:采用新的均匀三点中心约束多矩有限体积方法(3-point Multi-moment Constrained finite-Volume scheme for Uniform Points with Center Constraints, MCV3UPCC),发展了一个三阶正定守恒的平流模式。三点多矩有限体积方法在单网格内定义等距的3个自由度,采用多矩约束条件并通过控制方程获得时间演变方程。新的三点中心约束多矩方法能在单网格内采用等距的3个点值及中心一阶、二阶导数作为约束条件进行空间4次多项式数值重构,获得3个自由度的时间演变方程;所构建的新数值方案具有三阶精度,边界通量连续性保证了其数值严格守恒。为了抑制该方法的非物理数值振荡,引入了边界保型限制器技术,它能够把数值解控制在既定物理场最小值(最小值为0时则保持数值正定)与最大值之间。数值试验表明新发展的三阶平流模式具有良好的计算精度,能够严格保持数值解的正定性和守恒性,同其他高精度平流模式相当,在实际大气模式水汽等平流输送应用中具备良好的发展潜力。 


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