Theoretical study of stability of nodal completely conservative difference schemes with viscous filling for gas dynamics equations in Euler variables

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

For the equations of gas dynamics in Eulerian variables, a family of twolayer time-fully conservative difference schemes (FCDS) with space-profiled time weights is investigated. Nodal schemes and a class of divergent adaptive viscosities for FCDS with spacetime profiled weights connected with variable masses of moving nodal particles of the medium are developed. Considerable attention is paid to the methods of constructing regularized flows of mass, momentum and internal energy that preserve the properties of fully conservative difference schemes of this class, to the analysis of their stability and to the possibility of their use on uneven grids. The effective preservation of the internal energy balance in this class of divergent difference schemes is ensured by the absence of constantly operating sources of difference origin that produce “computational” entropy (including entropy production on the singular features of the solution). Developed schemes may be used in modelling of hightemperature flows in temperature-disequilibrium media, for example, if it is necessary to take into account the electron-ion relaxation of temperature in a short-living plasma under conditions of intense energy input.

About the authors

Marina E. Ladonkina

Keldysh Institute of Applied Mathematics of Russian Academy of Sciences; Moscow Institute of Physics and Technology

Email: ladonkina@imamod.ru
ORCID iD: 0000-0001-7596-1672

PhD (Physics and Mathematics), Senior Researcher , Keldysh Institute of Applied Mathematics of Russian Academy of Sciences

Russian Federation, 4 Miusskaya Sq., Moscow 125047, Russia

Yuri A. Poveshenko

Keldysh Institute of Applied Mathematics of RAS; Moscow Institute of Physics and Technology

Email: hecon@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-9211-9057

Dr.Sci. (Physics and Mathematics), Leading Researcher, Keldysh Institute of Applied Mathematics of Russian Academy of Sciences

Russian Federation, 4 Miusskaya Sq., Moscow 125047, Russia

Orkhan R. Ragimli

Moscow Institute of Physics and Technology

Email: orxan@reximli.info
ORCID iD: 0000-0001-7257-1660

Postgraduate Student

Russian Federation, 9 Institutskiy Pereulok St., Dolgoprudny 141701, Russia

Haochen Zhang

Moscow Institute of Physics and Technology

Author for correspondence.
Email: chzhan.h@phystech.edu
ORCID iD: 0000-0003-1378-1777

Postgraduate Student

Russian Federation, 9 Institutskiy Pereulok St., Dolgoprudny 141701, Russia

References

  1. A. A. Samarsky, Yu. P. Popov, Difference methods for solving problems of gas dynamics, Nauka Publ., Moscow, 1980 (In Russ.), 352 p.
  2. Yu. P. Popov, A. A. Samarsky, “Completely conservative difference schemes”, Computational Mathematics and Mathematical Physics, 9:4 (1969), 953–958 (In Russ.).
  3. A. V. Kuzmin, V. L. Makarov, “About one construction algorithm in full of conservative difference schemes”, Computational Mathematics and Mathematical Physics., 22:1 (1982), 123–132 (In Russ.).
  4. A. V. Kuzmin, V. L. Makarov, G. V. Meladze, “On one completely conservative difference scheme for the equation of gas dynamics in Euler variables”, Computational Mathematics and Mathematical Physics, 20:1 (1980), 171–181 (In Russ.).
  5. V. M. Goloviznin, I. V. Krayushkin, M. A. Ryazanov, A. A. Samarsky, “Twodimensional completely conservative difference schemes of gas dynamics with spaced velocities”, Preprints of the KIAM, 105 (1983) (In Russ.).
  6. A. V. Koldoba, Yu. A. Poveshchenko, Yu. P. Popov, “Fully double layered conservative difference schemes for gas dynamics equations in Euler variables”, Computational Mathematics and Mathematical Physics, 27:5 (1987), 779–784 (In Russ.).
  7. A. V. Koldoba, O. A. Kuznetsov, Yu. A. Poveshchenko, Yu. P. Popov, “On one approach to the calculation of problems of gas dynamics with a variable mass of a quasiparticle”, Preprints of the KIAM, 57 (1985) (In Russ.).
  8. A. V. Koldoba, Yu. A. Poveshchenko, “Completely conservative difference schemes for gas dynamics equations in the presence of mass sources”, Preprints of the KIAM, 160 (1982) (In Russ.).
  9. A. A. Samarskii, A. V. Koldobav, Yu. A. Poveshchenko, V. F. Tishkin, A. P. Favorskii, Difference schemes on irregular grids, Criteria Publ., Minsk, 1996 (In Russ.), 275 p.
  10. A. V. Koldoba, Yu. A. Poveshchenko, I. V. Gasilova, E. Yu. Dorofeeva, “Difference schemes of the method of support operators for equations of theories of elasticity”, Math. Modeling, 24:12 (2012), 86–96 (In Russ.).
  11. Yu. A. Poveshchenko, V. O. Podryga, Yu. S. Sharova, “Integrally consistent methods for calculating self-gravitating and magnetohydrodynamic phenomena”, Preprints of the KIAM, 160 (2018) (In Russ.).
  12. Yu. V. Popov, I. V. Fryazinov, Adaptive artificial viscosity method numerical solution of equations of gas dynamics, Krasand Publ., Moscow, 2014 (In Russ.), 288 p.
  13. Yu. A. Poveshchenko, M. E. Ladonkina, V. O. Podryga, O. R. Rahimly, Yu. S. Sharova, “On a two-layer completely conservative difference scheme of gas dynamics in Eulerian variables with adaptive regularization of solution”, Keldysh Institute Preprints, 14 (2019) (In Russ.), 23 p.
  14. O. Rahimly, V. Podryga, Y. Poveshchenko, P. Rahimly, Y. Sharova, “Two-layer completely conservative difference scheme of gas dynamics in Eulerian variables with adaptive regularization of solution”, Lecture Notes in Computer Science, 11958 LNCS (2020), 618–625. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-030-41032-2_71
  15. M. E. Ladonkina, Yu. A. Poveschenko, O. R. Rahimly, H. Zhang, “Theoretical analysis of fully conservative difference schemes with adaptive viscosity”, Zhurnal SVMO, 23:4 (2021), 412–423 (In Russ.). DOI: https://doi.org/10.15507/2079-6900.23.202104.412-423

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2026 Ladonkina M.E., Poveshenko Y.A., Ragimli O.R., Zhang H.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».