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在原始方程模式的显式积分中,为使高频重力波保持计算稳定性,时间步长必须取得很小以满足CFL稳定性判据。半隐式积分方案较之显式积分可以使用较大的时间步长,因而提高了计算效率。但是,与半隐式方案相伴随的是要解一Helmholtz方程,这个方程的求解在积分过程中占有相当比重,这一点在差分模式中尤其明显。因此,消除Helmholtz方程是进一步提高时间积分效率的一个重要方面。 相似文献
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三维可压缩大气中的云尺度模式 总被引:33,自引:15,他引:33
我们设计了一个三维云尺度模式,它的控制方程由二部分组成:一是Euler式的可压缩运动方程,连续方程,压力变化方程及热力学方程;二是Lagrange式的云-降水微物理方程组。由于声波的存在对各个方程积分过程的影响程度不同,运用了时间分离方法。网格结构设计了二种:一般的和交叉的,并分别采用了松野积分方案和半隐式积分方案。模式经过严格的调试以后,进行了多个个例模拟研究,表明模式是稳定的,给出了合理的三维对流的发展图象,不仅模拟出垂直对流环流,而且模拟出对应的水平涡坏。利用该模式,研究了水平涡坏的形成和发展对云内下沉气流激发的影响和作用。 相似文献
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一类计算性系统误差消除与斜压原始方程天气气候模式改进 总被引:1,自引:0,他引:1
斜压原始方程半隐式全能量守恒格式的构造问题长期没有解决。本研究在成功地构造实现其全能量完全守恒的半隐式方案基础上,进行了此守恒方案与欧洲中期天气预报中心(ECMWF)的σ-坐标原始方程全球谱模式半隐式方案间的实际资料对比实验。实验表明,850hPa平均预报高度场RMS误差在积分一周以后得到明显改进,到第30天其预报误差降低达到了50%,进一步的对比实验表明,对流层中部和下部的月预报平均高度场RMS误差也显降低,而且一些明显的系统性误差也得到大幅度改进。更加详细的分析显示,这些收益的很大一部分是从超长波成分的改进中得到的。这说明,通过构造守恒性时间差分方案消除了响应的计算性系统误差源汇,进而能够使模式气候漂移得到显改进,而这种误差源汇存在于传统的,现仍被普遍采用的斜压原始方程天气气候模式中。 相似文献
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再论发展方程差分格式的构造和应用 总被引:40,自引:8,他引:32
【摘 要】本文把一大类大气、海洋方程归结为一种发展方程,具体构造了若干定时间步长的显式完全平方守恒差分格式。并证明在一定条件下,这类格式也具有能量守恒、“广义能量”守恒和“平均尺度”守恒的特性,它表明这类格式具有较好的计算稳定性和省时性。文中还探讨了显式平方守恒格式与隐式平方守恒格式之间的密切联系。最后给出了令人满意的用四波的R-H波作数值检验的结果。 相似文献
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发展方程差分格式的构造和应用 总被引:5,自引:5,他引:5
本文把许多拟线性方程归结为算子形式的“发展方程”:F/t+AF=0.证明了带有非负算子A的“强隐式(即1/2≤θ≤1)格式”是绝对隐定的;而带有反对称算子A的“弱隐式和显式(即0≤θ≤1/2)格式”是绝对不稳定的。文中又以一维非线性平流方程为例,具体地构造了具有非负算子A的三种差分格式和相应的带人工耗散项的稳定格式,给出一个计算实例,说明后一类格式对消除虚假的寄生波也是很有效的,适于计算有间断的问题。 相似文献
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半隐式半拉格朗日平方守恒计算格式的构造 总被引:11,自引:5,他引:6
在显式半拉格朗日完全平方守恒格式基础上, 构造出半隐式半拉格朗日完全平方守恒计算格式, 它继承了显式半拉格朗日完全平方守恒格式的优点, 并突破计算不稳定柯朗条件对时间步长的约束, 使时间步长大为增长.此外, 还给出这种新的计算格式在一维原始方程上的应用. 相似文献