高阶正定守恒的中心约束多矩有限体积平流模式

作者：舒谦,唐杰,陈春刚,肖锋,沈学顺,周立隆,李泽椿,朱克云,李兴良

摘要：采用新的均匀三点中心约束多矩有限体积方法(3-point Multi-moment Constrained finite-Volume scheme for Uniform Points with Center Constraints,MCV3_UPCC),发展了一个三阶正定守恒的平流模式。三点多矩有限体积方法在单网格内定义等距的3个自由度,采用多矩约束条件并通过控制方程获得时间演变方程。新的三点中心约束多矩方法能在单网格内采用等距的3个点值及中心一阶、二阶导数作为约束条件进行空间4次多项式数值重构,获得3个自由度的时间演变方程;所构建的新数值方案具有三阶精度,边界通量连续性保证了其数值严格守恒。为了抑制该方法的非物理数值振荡,引入了边界保型限制器技术,它能够把数值解控制在既定物理场最小值(最小值为0时则保持数值正定)与最大值之间。数值试验表明新发展的三阶平流模式具有良好的计算精度,能够严格保持数值解的正定性和守恒性,同其他高精度平流模式相当,在实际大气模式水汽等平流输送应用中具备良好的发展潜力。

发文机构：成都信息工程大学 中国气象局数值预报中心 国家气象中心 西安交通大学 日本东京工业大学机械工程系

关键词：平流方案多矩有限体积法正定守恒高精度方案Advection schemeMulti-moment finite volume methodPositive-definite and conservationHigh order scheme

分类号： P435[天文地球—大气科学及气象学]