Введение

Свойство схем дискретизации, используемых для решения гиперболических уравнений с частичными дифференциальными уравнениями В числовых методах уменьшение общей вариации (TVD) является свойством некоторых схем дискретизации, используемых для решения гиперболических уравнений с частичными дифференциальными уравнениями. Наиболее заметное применение этого метода в вычислительной динамике жидкостей. Концепция TVD была введена Ами Хартеном.

Применение в CFD

В вычислительной динамике жидкостей схема TVD используется для захвата более резких прогнозов ударов без каких-либо вводящих в заблуждение колебаний, когда изменение переменной поля является непрерывным. Для того чтобы зафиксировать изменение, необходимы тонкие сетки (очень маленькие), и вычисления становятся тяжелыми и, следовательно, неэкономичными. Использование грубых сетей с схемой центральной разницы, схемой против ветра, схемой гибридной разницы и схемой закона о мощности дает ложные прогнозы шока. Схема TVD позволяет более четко прогнозировать удар на грубых сетях, экономя время вычислений, и поскольку схема сохраняет монотонность, в растворе нет ложных колебаний.

Ограничения

Монотонные схемы привлекательны для решения инженерных и научных проблем, потому что они не дают нефизических решений. Теорема Годунова доказывает, что линейные схемы, которые сохраняют монотонность, являются, в большинстве случаев, точными только первого порядка. Линейные схемы более высокого порядка, хотя и более точные для плавных решений, не являются TVD и имеют тенденцию вводить ложные колебания (вигги) там, где возникают прерывания или потрясения. Для преодоления этих недостатков были разработаны различные высокорезолюционные нелинейные методы, часто использующие ограничители потока/наклона.