高階正定守恒的中心約束多矩有限體積平流模式

作者：舒謙,唐杰,陳春剛,肖鋒,沈學順,周立隆,李澤椿,朱克云,李興良

摘要：采用新的均勻三點中心約束多矩有限體積方法(3-point Multi-moment Constrained finite-Volume scheme for Uniform Points with Center Constraints,MCV3_UPCC),發展了一個三階正定守恒的平流模式。三點多矩有限體積方法在單網格內定義等距的3個自由度,采用多矩約束條件并通過控制方程獲得時間演變方程。新的三點中心約束多矩方法能在單網格內采用等距的3個點值及中心一階、二階導數作為約束條件進行空間4次多項式數值重構,獲得3個自由度的時間演變方程;所構建的新數值方案具有三階精度,邊界通量連續性保證了其數值嚴格守恒。為了抑制該方法的非物理數值振蕩,引入了邊界保型限制器技術,它能夠把數值解控制在既定物理場最小值(最小值為0時則保持數值正定)與最大值之間。數值試驗表明新發展的三階平流模式具有良好的計算精度,能夠嚴格保持數值解的正定性和守恒性,同其他高精度平流模式相當,在實際大氣模式水汽等平流輸送應用中具備良好的發展潛力。

發文機構：成都信息工程大學 中國氣象局數值預報中心 國家氣象中心 西安交通大學 日本東京工業大學機械工程系

關鍵詞：平流方案多矩有限體積法正定守恒高精度方案Advection schemeMulti-moment finite volume methodPositive-definite and conservationHigh order scheme

分類號： P435[天文地球—大氣科學及氣象學]