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A robust and entropy-satisfying numerical scheme for fluid flows in discontinuous nozzles

Authors :
Nicolas Seguin
Frédéric Coquel
Khaled Saleh
Centre de Mathématiques Appliquées - Ecole Polytechnique (CMAP)
École polytechnique (X)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Laboratoire Jacques-Louis Lions (LJLL)
Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Mécanique des Fluides, Energies et Environnement (EDF R&D MFEE)
EDF R&D (EDF R&D)
EDF (EDF)-EDF (EDF)
Institut Camille Jordan (ICJ)
École Centrale de Lyon (ECL)
Université de Lyon-Université de Lyon-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL)
Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon)
Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Jean Monnet - Saint-Étienne (UJM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL)
Université de Lyon
Modélisation mathématique, calcul scientifique (MMCS)
Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Jean Monnet - Saint-Étienne (UJM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Centrale de Lyon (ECL)
Numerical Analysis, Geophysics and Ecology (ANGE)
Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Inria Paris-Rocquencourt
Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)
Source :
Mathematical Models and Methods in Applied Sciences, Mathematical Models and Methods in Applied Sciences, 2014, 24 (10), pp.2043-2083. ⟨10.1142/S0218202514500158⟩
Publication Year :
2014
Publisher :
World Scientific Pub Co Pte Ltd, 2014.

Abstract

We propose in this work an original finite volume scheme for the system of gas dynamics in a nozzle. Our numerical method is based on a piecewise constant discretization of the cross-section and on an approximate Riemann solver in the sense of Harten, Lax and van Leer. The solver is obtained by the use of a relaxation approximation that leads to a positive and entropy satisfying numerical scheme for all variation of section, even discontinuous sections with arbitrary large jumps. To do so, we introduce, in the first step of the relaxation solver, a singular dissipation measure superposed on the standing wave, which enables us to control the approximate speeds of sound and thus the time step, even for extreme initial data.

Details

ISSN :
17936314 and 02182025
Volume :
24
Database :
OpenAIRE
Journal :
Mathematical Models and Methods in Applied Sciences
Accession number :
edsair.doi.dedup.....207267509048c84448fc9037b1bae1bf
Full Text :
https://doi.org/10.1142/s0218202514500158