We present a novel fully implicit hybrid finite volume/finite element method for incompressible flows. Following previous works on semi-implicit hybrid FV/FE schemes, the incompressible Navier-Stokes equations are split into a pressure and a transport-diffusion subsystem. The first of them can be seen as a Poisson type problem and is thus solved efficiently using classical continuous Lagrange finite elements. On the other hand, finite volume methods are employed to solve the convective subsystem, in combination with Crouzeix-Raviart finite elements for the discretization of the viscous stress tensor. For some applications, the related CFL condition, even if depending only in the bulk velocity, may yield a severe time restriction in case explicit schemes are used. To overcome this issue an implicit approach is proposed. The system obtained from the implicit discretization of the transport-diffusion operator is solved using an inexact Newton-Krylov method, based either on the BiCStab or the GMRES algorithm. To improve the convergence properties of the linear solver a symmetric Gauss-Seidel (SGS) preconditioner is employed, together with a simple but efficient approach for the reordering of the grid elements that is compatible with MPI parallelization. Besides, considering the Ducros flux for the nonlinear convective terms we can prove that the discrete advection scheme is kinetic energy stable. The methodology is carefully assessed through a set of classical benchmarks for fluid mechanics. A last test shows the potential applicability of the method in the context of blood flow simulation in realistic vessel geometries.


翻译:我们为压缩流提供了一个新的完全隐含的混合体积/极限体积/极限元素方法。 在对半隐性混合FV/FE计划进行以前的工作之后, 不可压缩的纳维- Stokes 等式被分割成一个压力和一个运输扩散子子系统。 第一个可以被视为 Poisson 型号问题, 从而使用传统的连续Lagrange有限元素有效解决。 另一方面, 使用有限的量方法来解决粘合子系统, 结合Crouzeix- Raviart 基准值, 使粘结力应力应力阵列离散。 对于某些应用, 相关的直径CFL 条件, 即使只取决于大容量速度, 也可以在使用清晰计划时产生严重的时间限制。 要克服这个问题, 提议一个隐含的方法。 从运输- 连续体积有限体积操作器的隐含离解解解解解法, 以Biscasticasteb 或 GMRES 算法为基础, 改进线性求解解解调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调制的调制的调调制的调调调调调调调调调调调调调调调制的调调调调制,,,,,,,, 的调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调

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