Finite volume schemes for anisotropic and heterogeneous diffusion operators on non-conforming meshes

Schémas volumes finis pour des opérateurs de diffusion anisotropes hétérogènes sur des maillages non-conformes

Thanh Hai Ong (1)

1 LAMA - Laboratoire d'Analyse et de Mathématiques Appliquées

We present a new scheme for the discretization of heterogeneous anisotropic diffusion problems on general meshes. With light assumptions, we show that the algorithm can be written as a cell-centered scheme with a small stencil and that it is convergent for discontinuous tensors. The key point of the proof consists in showing both the strong and the weak consistency of the method. Besides, we study non-linear corrections to correct the FECC scheme, in order to satisfy the discrete maximum principle (DMP).The efficiency of the scheme is demonstrated through numerical tests of the 5th & 6th International Symposium on Finite Volumes for Complex Applications - FVCA 5 & 6. Moreover, the comparison with classical finite volume schemes emphasizes the precision of the method. We also show the good behaviour of the algorithm for nonconforming meshes. In addition, we give some numerical tests to check the existence for the non-linear FECC schemes

Nous présentons de nouveaux schémas numériques pour l'approximation de problèmes de diffusion hétérogène et anisotrope sur des maillages généraux. Sous des hypothèses correspondant aux cas industriels, nous montrons qu'un premier schéma, qui est centré sur les mailles, possède un petit stencil et converge dans le cas de tenseurs discontinus. La preuve de la convergence repose sur des propriétés de consistance des gradients discrets issus du schéma. Dans une seconde partie, nous proposons des méthodes de correction non linéaire du schéma initial pour obtenir le principe du maximum. L'efficacité de ces schémas est étudiée sur des tests numériques ayant fait l'objet de bancs d'essais d'une grande variété de schémas de volumes finis. Les comparaisons avec les schémas volumes finis classiques montrent l'apport de ces schémas en termes de précision. Nous montrons ainsi le bon comportement de ces schémas sur des maillages déformés, et le maintien de la précision des schémas non-linéaires, alors que les oscillations ont été supprimées

Mots clés: Numerical analysis; Finite volume; Non-conforming meshes

Mots clés: Analyse numérique; Volumes finis; Maillages non-conformes

Domaines: Mathématiques générales [math.GM]

Thanh Hai Ong. Finite volume schemes for anisotropic and heterogeneous diffusion operators on non-conforming meshes. General Mathematics [math.GM]. Université Paris-Est, 2012. English. ⟨NNT : 2012PEST1097⟩. ⟨tel-00794875⟩