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On the stability of totally upwind schemes for the hyperbolic initial boundary value problem

Authors :
Boutin, Benjamin
Barbenchon, Pierre Le
Seguin, Nicolas
Institut de Recherche Mathématique de Rennes (IRMAR)
Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Université de Rennes 2 (UR2)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Agro Rennes Angers
Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)
Institut Montpelliérain Alexander Grothendieck (IMAG)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM)
ANR-17-CE40-0025,Nabuco,Frontières numériques et couplages(2017)
ANR-11-LABX-0020,LEBESGUE,Centre de Mathématiques Henri Lebesgue : fondements, interactions, applications et Formation(2011)
Université de Rennes 1 (UR1)
Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Université de Rennes 2 (UR2)
Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Agro Rennes Angers
Source :
IMA Journal of Numerical Analysis, IMA Journal of Numerical Analysis, 2023, ⟨10.1093/imanum/drad040⟩, IMA Journal of Numerical Analysis, In press, ⟨10.1093/imanum/drad040⟩
Publication Year :
2023
Publisher :
HAL CCSD, 2023.

Abstract

International audience; In this paper, we present a numerical strategy to check the strong stability (or GKS-stability) of one-step explicit totally upwind schemes in 1D with numerical boundary conditions. The underlying approximated continuous problem is the one-dimensional advection equation. The strong stability is studied using the Kreiss-Lopatinskii theory. We introduce a new tool, the intrinsic Kreiss-Lopatinskii determinant, which possesses remarkable regularity properties. By applying standard results of complex analysis, we are able to elate the strong stability of numerical schemes to the computation of a winding number, which is robust and cheap. The study is illustrated with the Beam-Warming scheme together with the simplified inverse Lax-Wendroff procedure at the boundary.

Details

Language :
English
ISSN :
02724979 and 14643642
Database :
OpenAIRE
Journal :
IMA Journal of Numerical Analysis, IMA Journal of Numerical Analysis, 2023, ⟨10.1093/imanum/drad040⟩, IMA Journal of Numerical Analysis, In press, ⟨10.1093/imanum/drad040⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....5c7161c6cd3314539caf1968c78a2fa6