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  • Committer: Package Import Robot
  • Author(s): Pierre Saramito
  • Date: 2012-04-06 09:12:21 UTC
  • mfrom: (1.1.5)
  • Revision ID: package-import@ubuntu.com-20120406091221-m58me99p1nxqui49
Tags: 6.0-1
* New upstream release 6.0 (major changes):
  - massively distributed and parallel support
  - full FEM characteristic method (Lagrange-Gakerkin method) support
  - enhanced users documentation 
  - source code supports g++-4.7 (closes: #667356)
* debian/control: dependencies for MPI distributed solvers added
* debian/rules: build commands simplified
* debian/librheolef-dev.install: man1/* to man9/* added
* debian/changelog: package description rewritted (closes: #661689)

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Lines of Context:
 
1
% - 2nd order scheme presentation: [FouPip-2004,BouMadMetRaz-1997]
 
2
% - Fig. compare ux and uy cuts [GhiGhiShi-1982]
 
3
% - PCG convergence versus Re/delta_t and meshes
 
4
% - converence in time to stationary solution
 
5
% => a newton method ?
 
6
% QUESTIONS :
 
7
% - adapt criteria ? see freefem...
 
8
\section{The Navier-Stokes problem}
 
9
\label{sec-navier-stokes}
 
10
\pbindex{Navier-Stokes}%
 
11
\pbindex{nonlinear}%
 
12
\pbindex{Stokes}%
 
13
\bcindex{Dirichlet}%
 
14
\cindex{benchmark!driven cavity flow}%
 
15
\foindex{2D\_D}%
 
16
\foindex{div}%
 
17
\apindex{P1}%
 
18
\apindex{P2}%
 
19
 
 
20
\subsection*{Formulation}
 
21
  This longer example combines most fonctionalities presented
 
22
  in the previous examples.
 
23
 
 
24
  Let us consider the Navier-Stokes problem for the driven cavity
 
25
  in $\Omega = ]0,1[^d$, $d = 2,3$.
 
26
  Let $Re>0$ be the Reynolds number,
 
27
  and $T>0$ a final time.
 
28
  The problem writes:
 
29
 
 
30
  \ \ \ $(NS)$: {\it find ${\bf u}=(u_0,\ldots,u_{d-1})$ 
 
31
        and $p$ defined in $\Omega \times ]0,T[$ such that:}
 
32
  \[
 
33
    \begin{array}{cccccl}
 
34
      Re\left( \Frac{\partial {\bf u}}{\partial t} + {\bf u}.\nabla {\bf u} \right)
 
35
         &-\ {\bf div}(2 D({\bf u})) 
 
36
         &+& \bnabla p &=& 0 \ {\rm in}\ \Omega \times ]0,T[, \\
 
37
      &-\ {\rm div}\,{\bf u}     &&            &=& 0 \ {\rm in}\ \Omega \times ]0,T[, \\
 
38
      &{\bf u}(t\!=\!0) && &=& 0 \ {\rm in}\ \Omega \times \{0,T\}, \\
 
39
      &{\bf u} && &=& (1,0) \ {\rm on}\ \Gamma_{\rm top} \times ]0,T[, \\
 
40
      &{\bf u} && &=& 0
 
41
         \ {\rm on}\ (\Gamma_{\rm left} \cup \Gamma_{\rm right} \cup \Gamma_{\rm bottom})
 
42
         \times ]0,T[, \\
 
43
      &\Frac{\partial u_0}{\partial {\bf n}} &=&
 
44
         \Frac{\partial u_1}{\partial {\bf n}} &=&
 
45
         u_2 = 0 \ {\rm on}\ (\Gamma_{\rm back} \cup \Gamma_{\rm front})\times ]0,T[
 
46
         \ \mbox{ when } d=3,
 
47
    \end{array}
 
48
  \]
 
49
  where $D({\bf u}) = (\bnabla {\bf u} + \bnabla {\bf u}^T)/2$.
 
50
  This nonlinear problem is the natural extension of the linear Stokes
 
51
  problem, as presented in paragraph~\ref{sec-navier-stokes},
 
52
  page~\pageref{sec-navier-stokes}.
 
53
  The boundaries are represented on 
 
54
  Fig.~\ref{fig-square-cube}, page~\pageref{fig-square-cube}.
 
55
 
 
56
\subsection*{Time approximation}
 
57
% ------------------------------
 
58
\cindex{characteristic method}
 
59
 
 
60
Let $\Delta t > 0$.
 
61
Let us consider the following backward second
 
62
order scheme, for all
 
63
$\phi\in C^2([0,T])$~:
 
64
\[
 
65
  \Frac{{\rm d}\phi}{{\rm d}t}(t)
 
66
  =
 
67
  \Frac{3\phi(t) - 4\phi(t-\Delta t) + \phi(t-2\Delta t)}
 
68
       {2\Delta t}
 
69
  +
 
70
  \mathcal{O}(\Delta t^2)
 
71
\]
 
72
The problem is approximated by the following
 
73
second-order implicit Euler scheme:
 
74
\[
 
75
    \begin{array}{cccccl}
 
76
       Re
 
77
       \Frac{
 
78
          3{\bf u}^{n+1}
 
79
         -4{\bf u}^{n} \circ X^n
 
80
         + {\bf u}^{n-1} \circ X^{n-1}
 
81
       }{
 
82
         2\Delta t
 
83
       } 
 
84
       &-\ {\bf div}(2 D({\bf u}^{n+1}))
 
85
       &+& \bnabla p^{n+1} &=& 0 \ {\rm in}\ \Omega, \\
 
86
      &-\ {\rm div}\,{\bf u}^{n+1}     &&            &=& 0 \ {\rm in}\ \Omega, \\
 
87
      &{\bf u}^{n+1} && &=& (1,0) \ {\rm on}\ \Gamma_{\rm top}, \\
 
88
      &{\bf u}^{n+1} && &=& 0
 
89
        \ {\rm on}\ \Gamma_{\rm left} \cup \Gamma_{\rm right} \cup \Gamma_{\rm bottom}, \\
 
90
      &\Frac{\partial u_0^{n+1}}{\partial {\bf n}} =
 
91
      \Frac{\partial u_1^{n+1}}{\partial {\bf n}}
 
92
      &=&
 
93
      u_2^{n+1} 
 
94
      &=& 0 
 
95
      \ {\rm on}\ \Gamma_{\rm back} \cup \Gamma_{\rm front} \ \mbox{ when } d=3,
 
96
    \end{array}
 
97
\]
 
98
where, following~\cite{BouMadMetRaz-1997,FouPip-2004}: 
 
99
\begin{eqnarray*}
 
100
   X^n(x) &=& x - \Delta t\, {\bf u}^*(x) \\
 
101
   X^{n-1}(x) &=& x - 2\Delta t\, {\bf u}^*(x) \\
 
102
   {\bf u}^* &=& 2{\bf u}^n - {\bf u}^{n-1}
 
103
\end{eqnarray*}
 
104
It is a second order extension of
 
105
the method previously introduced in
 
106
paragraph~\ref{characteristic-method}
 
107
page~\pageref{characteristic-method}.
 
108
The scheme defines a second order recurence 
 
109
for the sequence $({\bf u}^{n})_{n\geq -1}$,
 
110
that  starts with ${\bf u}^{-1}={\bf u}^{0}=0$.
 
111
 
 
112
\subsection*{Variationnal formulation}
 
113
% ------------------------------------
 
114
The variationnal formulation of this problem expresses:
 
115
 
 
116
  \ \ \ $(NS)_{\Delta t}$: \ {\it find ${\bf u}^{n+1}\in {\bf V}(1)$ and $p^{n+1} \in L^2_0(\Omega)$ such that:}
 
117
  \[
 
118
     \begin{array}{lcccll}
 
119
      a({\bf u}^{n+1},{\bf v}) &+& b({\bf v}, p^{n+1}) 
 
120
        &=& m({\bf f}^{n},{\bf v}),
 
121
        & \forall {\bf v}\in {\bf V}(0), \\
 
122
        &&&&\\
 
123
      b({\bf u}^{n+1},q) && &=& 0, & \forall q \in L^2_0(\Omega),
 
124
     \end{array}
 
125
  \]
 
126
  where
 
127
  \[
 
128
        {\bf f}^n
 
129
        =
 
130
        \Frac{Re}{2\Delta t} 
 
131
        \left(
 
132
          4\, {\bf u}^{n}\circ X^n
 
133
          -
 
134
          {\bf u}^{n-1}\circ X^n
 
135
        \right)
 
136
  \]
 
137
  where
 
138
  \begin{eqnarray*}
 
139
       a({\bf u},{\bf v}) &=& \Frac{3 Re}{2\Delta t}  \int_\Omega {\bf u} . {\bf v} \, dx
 
140
                + \int_\Omega 2 D({\bf u}) : D({\bf v}) \, dx
 
141
  \end{eqnarray*}
 
142
  and $b(.,.)$ and ${\bf V}(\alpha)$
 
143
  was already introduced in paragraph~\ref{sec-stokes},
 
144
  page~\pageref{sec-stokes}, while studying the Stokes problem.
 
145
 
 
146
\subsection*{Space approximation}
 
147
% ------------------------------------
 
148
  The Taylor-Hood~\cite{hood-taylor-73} finite element approximation
 
149
  of this generalised Stokes problem was also considered
 
150
  in paragraph~\ref{sec-stokes},  page~\pageref{sec-stokes}.
 
151
  We introduce a mesh ${\cal T}_h$ of $\Omega$
 
152
  and the finite dimensional spaces
 
153
  ${\bf X}_h$, ${\bf V}_h(\alpha)$ and $Q_h$.
 
154
  The approximate problem writes:
 
155
 
 
156
  \ \ \ $(NS)_{\Delta t,h}$: {\it find ${\bf u}_h^{n+1} \in {\bf V}_h(1)$ and $p^{n+1}\in Q_h$ such that:}
 
157
  \begin{equation}
 
158
    \begin{array}{lcccll}
 
159
      a({\bf u}_h^{n+1},{\bf v}) &+& b({\bf v}, p_h^{n+1}) &=& 
 
160
        m({\bf f}_h^{n},{\bf v}),
 
161
        & \forall {\bf v}\in {\bf V}_h(0), \\
 
162
      b({\bf u}_h^{n+1},q) && &=& 0, & \forall q \in Q_h.
 
163
    \end{array}
 
164
    \label{eq-fvh-navier-stokes}
 
165
  \end{equation}
 
166
  where
 
167
  \[
 
168
        {\bf f}_h^n
 
169
        =
 
170
        \Frac{Re}{2\Delta t} 
 
171
        \left(
 
172
          4\, {\bf u}_h^{n}\circ X^n
 
173
          -
 
174
          {\bf u}_h^{n-1}\circ X^n
 
175
        \right)
 
176
  \]
 
177
  The problem reduces to a sequence resolution
 
178
  of a generalized Stokes problems.
 
179
 
 
180
\subsection*{File \file{navier\_stokes\_solve.icc}}
 
181
  \exindex{navier\_stokes\_solve.icc}
 
182
  \myexample{navier_stokes_solve.icc}
 
183
 
 
184
\subsection*{Comments}
 
185
% ----------------------------------
 
186
  The {\tt navier\_stokes\_solve} function is similar to the
 
187
  \file{stokes\_cavity.cc}.
 
188
  It solves here a generalised Stokes problem
 
189
  and manages a right-hand side ${\bf f}_h$:
 
190
  \begin{lstlisting}[numbers=none,frame=none]
 
191
    characteristic X1 (    -delta_t*uh_star);
 
192
    characteristic X2 (-2.0*delta_t*uh_star);
 
193
    field l1h = riesz(Xh, compose(uh1,X1), qopt);
 
194
    field l2h = riesz(Xh, compose(uh2,X2), qopt);
 
195
    field lh  = l0h + (Re/delta_t)*(2*l1h - 0.5*l2h);
 
196
  \end{lstlisting}
 
197
  \exindex{convect.cc}%
 
198
  This last computation is similar to those done in the
 
199
  \file{convect.cc} example.
 
200
\clindex{solver\_abtb}%
 
201
  The generalized Stokes problem is solved by the \code{solver\_abtb} class.
 
202
  The stopping criterion is related to the stationnary solution or the maximal
 
203
  iteration number.
 
204
% TODO: 3D case
 
205
%\cindex{preconditioner!Cahouet-Chabart}%
 
206
%  The generalized Stokes problem is solved by the \code{solver\_abtb} class.
 
207
%  The preconditioner is here the Cahouet and Chabart
 
208
%  one~\cite{CahCha-1988}.
 
209
%  As showed in~\cite{KobOls-2000-precond-uzawa-stokes-gen},
 
210
%  the number of iterations need by the conjugate gradient algorithm
 
211
%  to reach a given precision is then independent of the mesh size.
 
212
%  This preconditioner leads to the
 
213
%  resolution of the follwoing subproblem:
 
214
%  \[
 
215
%       (M_h^{-1} + \lambda A_h^{-1})q_h = r_h
 
216
%  \]
 
217
%\pbindex{Poisson}%
 
218
%\bcindex{Neuman}%
 
219
%  where $\lambda=Re/\Delta t$,
 
220
%  $r_h\in Q_h$ is given and $M$ and $A$ are respectively the
 
221
%  the mass matrix and the discrete Poisson operator
 
222
%  with Neumann boundary condition.
 
223
%  The resolution of this subproblem
 
224
%  hqs been previously developed in section~\ref{sec-neumann-laplace},
 
225
%  page~\pageref{sec-neumann-laplace}.
 
226
%
 
227
%\subsection*{File \file{cahouet-chabart.h}}
 
228
%  \exindex{cahouet-chabart.h}%
 
229
%  \exindex{build-poisson-neumann.h}%
 
230
%  \myexample{cahouet-chabart.h}
 
231
%
 
232
\subsection*{File \file{navier\_stokes\_cavity.cc}}
 
233
  \exindex{navier\_stokes\_cavity.cc}%
 
234
  \myexample{navier_stokes_cavity.cc}
 
235
 
 
236
\findex{norm2}%
 
237
\subsection*{File \file{navier\_stokes\_criterion.icc}}
 
238
  \exindex{navier\_stokes\_criterion.icc}%
 
239
  \myexample{navier_stokes_criterion.icc}
 
240
 
 
241
\subsection*{Comments}
 
242
% ----------------------------------
 
243
\cindex{mesh!adaptation!anisotropic}%
 
244
\findex{compose}%
 
245
  The code performs a computation by
 
246
  using adaptive mesh refinement, in order to capture
 
247
  recirculation zones.
 
248
  The \code{adapt\_option\_type} declaration is used by \code{rheolef} to
 
249
  send options to the mesh generator.
 
250
\exindex{cavity.icc}%
 
251
  The code reuse the file \file{cavity.icc}
 
252
  introduced page~\pageref{ex-cavity-icc}.
 
253
  This file contains two functions that defines
 
254
  boundary conditions associated to the cavity driven problem.
 
255
 
 
256
  The {\tt criteria} function computes the
 
257
  adaptive mesh refinement criteria:
 
258
  \[
 
259
     c_h = (Re|{\bf u}_h|^2 + 2|D({\bf u}_h)|^2)^{1/2}
 
260
  \]
 
261
  The {\tt criteria} function is similar to those presented
 
262
  in the \file{embankment-adapt-2d.cc} example.
 
263
 
 
264
\subsection*{How to run the program}
 
265
% ----------------------------------
 
266
 
 
267
  \begin{figure}[H]
 
268
      \mbox{} 
 
269
      \hspace{-0cm}
 
270
      \mbox{} 
 
271
      \begin{tabular}{cc}
 
272
        $Re=100$: 4804 elements, 2552 vertices & 
 
273
        $\psi_{max} =  9.5\times 10^{-6}, \psi_{min} = -0.103 $ \\
 
274
        &\\
 
275
        \includegraphics[width=7cm]{navier-stokes-Re=100-geo.pdf} &
 
276
        \includegraphics[width=7cm]{navier-stokes-Re=100-psi.pdf} \\
 
277
        &\\
 
278
        $Re=400$: 5233 elements, 2768 vertices & 
 
279
        $\psi_{max} =  6.4\times 10^{-4}, \psi_{min} = -0.111 $ \\
 
280
        &\\
 
281
        \includegraphics[width=7cm]{navier-stokes-Re=400-geo.pdf} &
 
282
        \includegraphics[width=7cm]{navier-stokes-Re=400-psi.pdf}
 
283
      \end{tabular}
 
284
    \caption{Meshes and stream functions associated to the solution of the
 
285
        Navier-Stokes equations for $Re=100$ (top) and $Re=400$ (bottom).}
 
286
    \label{fig-navier-stokes}
 
287
  \end{figure}
 
288
  \begin{figure}[H]
 
289
      \mbox{} 
 
290
      \hspace{-0cm}
 
291
      \mbox{} 
 
292
      \begin{tabular}{cc}
 
293
        $Re=1000$: 5873 elements, 3106 vertices & 
 
294
        $\psi_{max} =  1.64\times 10^{-3}, \psi_{min} = -0.117 $ \\
 
295
        &\\
 
296
        \includegraphics[width=7cm]{navier-stokes-Re=1000-geo.pdf} &
 
297
        \includegraphics[width=7cm]{navier-stokes-Re=1000-psi.pdf} \\
 
298
      \end{tabular}
 
299
    \caption{Meshes and stream functions associated to the solution of the
 
300
        Navier-Stokes equations for $Re=1000$.}
 
301
    \label{fig-navier-stokes-2}
 
302
  \end{figure}
 
303
  The mesh loop adaptation is initiated from a \code{bamg} mesh
 
304
  (see also appendix~\ref{sec-bamg}).
 
305
\toindex{bamg}%
 
306
\exindex{square.bamgcad}%
 
307
\exindex{square.dmn}%
 
308
  \begin{verbatim}
 
309
    bamg -g square.bamgcad -o square.bamg
 
310
    bamg2geo square.bamg square.dmn > square.geo
 
311
  \end{verbatim}
 
312
  Then, compile and run the Navier-Stokes solver for the driven cavity
 
313
  for $Re=100$:
 
314
  \begin{verbatim}
 
315
    make navier_stokes_cavity
 
316
    ./navier_stokes_cavity square.geo 100
 
317
  \end{verbatim}
 
318
  The program performs a computation with $Re=100$.
 
319
  By default the time step is $\Delta t = 0.05$
 
320
  and the computation loops for five mesh adaptations.
 
321
  At each time step, the program prints an approximation of the time derivative,
 
322
  and stops when a stationary solution is reached.
 
323
  Then, we visualise the \file{square-5} adapted mesh and its associated solution:
 
324
\toindex{field!-scale}%
 
325
\toindex{field!-velocity}%
 
326
  \begin{verbatim}
 
327
    geo   square-5.geo
 
328
    field square-5.field.gz -velocity -scale 4 -mayavi
 
329
  \end{verbatim}
 
330
  Notice the \code{-scale} option that applies a multiplicative factor to
 
331
  the arrow length when plotting.
 
332
\exindex{streamf\_cavity.cc}%
 
333
\toindex{field!-bw}%
 
334
\toindex{field!-n-iso-negative}%
 
335
\toindex{zcat}%
 
336
\cindex{stream function}%
 
337
  The representation of the stream function writes:
 
338
  \begin{verbatim}
 
339
    make streamf_cavity
 
340
    zcat square-5.field.gz | ./streamf_cavity | field -bw -n-iso-negative 10 -
 
341
  \end{verbatim}
 
342
  The programs \code{streamf\_cavity},
 
343
  already introduced page~\pageref{ex-streamf-cavity-cc}, is here reused.
 
344
  The last options of the \code{field} program draws isocontours
 
345
  of the stream function using lines, as shown on Fig.~\ref{fig-navier-stokes}.
 
346
  The zero isovalue separates the main flow from recirculations,
 
347
  located in corners at the bottom of the cavity.
 
348
 
 
349
  For $Re=400$ and $1000$ the computation writes:
 
350
  \begin{verbatim}
 
351
    ./navier_stokes_cavity square.geo  400
 
352
    ./navier_stokes_cavity square.geo 1000
 
353
  \end{verbatim}
 
354
 
 
355
  \begin{figure}[H]
 
356
   \begin{tabular}{ll}
 
357
        \hspace{-0cm} \includegraphics{navier-stokes-cut-u0.pdf}& 
 
358
        \hspace{-0cm} \includegraphics{navier-stokes-cut-u1.pdf}
 
359
   \end{tabular}
 
360
    \caption{Navier-Stokes: velocity profiles along lines passing
 
361
        throught the center of the cavity, compared 
 
362
        with data from~\cite{GhiGhiShi-1982}:
 
363
        (a) $u_0$ along the vertical line;
 
364
        (b) $u_1$ along the horizontal line line.}
 
365
    \label{fig-navier-stokes-cut}
 
366
  \end{figure}
 
367
  The visualization of the cut of the horizontal velocity
 
368
  along the vertical median line writes:
 
369
\toindex{field!-comp}%
 
370
\toindex{field!-cut}%
 
371
\toindex{field!-normal}%
 
372
\toindex{field!-origin}%
 
373
  \begin{verbatim}
 
374
    field square-5.field.gz -comp 0 -cut -normal -1 0 -origin 0.5 0
 
375
    field square-5.field.gz -comp 1 -cut -normal  0 1 -origin 0   0.5
 
376
  \end{verbatim}
 
377
  Fig.~\ref{fig-navier-stokes-cut} compare the cuts with data
 
378
  from~\cite{GhiGhiShi-1982}, table~1 and~2
 
379
  (see also~\cite{GupKal-2005}).
 
380
  Observe that the solution is in good agreement with
 
381
  these previous computations.
 
382
 
 
383
  \begin{figure}[H]
 
384
    \begin{center}
 
385
     \begin{tabular}{lllllc}
 
386
     \hline
 
387
      $Re$ & & $x_c$ & $y_c$ & $-\psi_{\rm min}$ & $\psi_{\rm max}$ \\
 
388
     \hline
 
389
      100  & present
 
390
           & 0.613 & 0.738 & 0.103 & $9.5\times 10^{-6}$ \\
 
391
           & Labeur and Wells \cite{LabWel-2007}
 
392
           & 0.608 & 0.737 & 0.104 & - \\
 
393
           & Donea and Huerta \cite{DonHue-2003}
 
394
           & 0.62 & 0.74 & 0.103   & - \\
 
395
     \hline
 
396
      400  & present 
 
397
           & 0.554 & 0.607 & 0.111 & $5.6 \times 10^{-4}$ \\
 
398
           & Labeur and Wells \cite{LabWel-2007}
 
399
           & 0.557 & 0.611 & 0.115 & - \\
 
400
           & Donea and Huerta \cite{DonHue-2003}
 
401
           & 0.568 & 0.606 & 0.110 & - \\
 
402
     \hline
 
403
     1000  & present 
 
404
           & 0.532 & 0.569 & 0.117 & $1.6\times 10^{-3}$ \\
 
405
           & Labeur and Wells \cite{LabWel-2007}
 
406
           & 0.524 & 0.560 & 0.121 & - \\
 
407
           & Donea and Huerta \cite{DonHue-2003}
 
408
           & 0.540 & 0.573 & 0.110 & - \\
 
409
     \hline
 
410
     \end{tabular}
 
411
    \end{center}
 
412
    \caption{Cavity flow: primary vortex position and stream
 
413
        function value.}
 
414
    \label{tab-vortex}
 
415
  \end{figure}
 
416
  Finaly, table~\ref{tab-vortex} compares the
 
417
  primary vortex position and its associated stream function value.
 
418
  Notice also the good agreement with previous simulations.
 
419
  The stream function extremal values are obtained by:
 
420
\toindex{field!-min}%
 
421
\toindex{field!-max}%
 
422
  \begin{verbatim}
 
423
    zcat square-5.field.gz | ./streamf_cavity | field -min -
 
424
    zcat square-5.field.gz | ./streamf_cavity | field -max -
 
425
  \end{verbatim}
 
426
  The maximal value has not yet been communicated to our knoledge and
 
427
  is provided in table~\ref{tab-vortex} for cross validation purpose.
 
428
  The small program that computes the primary vortex position is showed below.
 
429
  \begin{verbatim}
 
430
    make vortex_position
 
431
    zcat square-5.field.gz | ./streamf_cavity | ./vortex_position
 
432
  \end{verbatim}
 
433
 
 
434
\subsection*{File \file{vortex\_position.cc}}
 
435
  \exindex{vortex\_position.cc}%
 
436
  \myexample{vortex_position.cc}
 
437
 
 
438
  For higher Reynolds number,
 
439
  Shen~\cite{shen-1991} showed in 1991 that the flow converges
 
440
  to a stationary state
 
441
  for Reynolds numbers up to $10\,000$; for Reynolds numbers larger
 
442
  than a critical value $10\,000<Re_1<10\,500$ and less than another critical
 
443
  value $15\,000<Re_2<16\,000$, these authors 
 
444
  founded that the flow becomes periodic in time which
 
445
  indicates a Hopf bifurcation; the flow loses time periodicity for
 
446
  $Re\ge Re_2$.
 
447
  In 1998, Ould Salihi~\cite{Oul-1998} founded a loss of stationarity
 
448
  between $10\,000$ and $20\,000$.
 
449
  In 2002, Auteri et al.~\cite{AutParQua-2002} estimated
 
450
  the critical value for the apparition of the first instability
 
451
  to $Re_1\approx 8018$.
 
452
  In 2005, Erturk et al.~\cite{ErtCorGok-2005} computed
 
453
  steady driven cavity solutions up to $Re \leq 21\,000$.
 
454
  Also in 2005, this result was infirmed by~\cite{GelLubOlsSta-2005}:
 
455
  these authors
 
456
  estimated $Re_1$ close to $8000$, in agreement with~\cite{AutParQua-2002}.
 
457
  The 3D driven cavity has been investigated in~\cite{MinEth-1998}
 
458
  by the method of characteristic (see also~\cite{MelLegDooWat-2011}
 
459
  for 3D driven cavity computations).
 
460
  In conclusion, the exploration of the driven cavity at large
 
461
  Reynolds number is a fundamental challenge in computational
 
462
  fluid dynamics.
 
463
 
 
464
% ------------------------------------------------
 
465
% pb de stationarite discrete Re=1000
 
466
% ------------------------------------------------
 
467
% test d'arret |du/dt| < eps
 
468
% pour Re=1000 et les maillages adaptes 4 & 5,
 
469
% c'est periodique autour de 0.1 et ne % tends pas vers zero !
 
470
% => comment arreter les calculs autrement que avec n >= iter_max ?
 
471
%
 
472
% ----------------------------------------------------------------------
 
473
% schema d'ordre 3:
 
474
% ----------------------------------------------------------------------
 
475
%  du/dt(n) = (11/6)u(n) - u(n-1) + (3/2)*u(n-2) - (1/3)*u(n-3)
 
476
%  u* = 3*u(n-1) - 3*u(n-2) + u(n-3)
 
477
% REFS: BotForPasPeySab-2001
 
478
%      O. Botella, M. Y. Forestier, R. Pasquetti, R. Peyret, C. Sabbah
 
479
%      Chebyshev methods for the Navier-Stokes equations: algorithms and applications
 
480
%      Nonlinear Analysis, Volume 47, Issue 6, August 2001, Pages 4157-4168
 
481
% ----------------------------------------------------------------------
 
482
% autres comparaisons:
 
483
% ----------------------------------------------------------------------
 
484
% The reader can compare the result shown on Fig.~\ref{fig-navier-stokes}
 
485
% to any available computation on this standard benchmark
 
486
% (e.g.~\cite[p.~526]{choe-kim-kim-kim-2001} for $Re=100$,
 
487
%     \cite[p.~144]{pironneau-88} for $Re=500$).
 
488
% http://www.nag.co.uk/simulation/Fastflo/Documents/ToolBox/html/node22.htm
 
489
% Re=100-s05f02.gif (manque les recirculations)
 
490
% Re=1000-s05f04.gif 
 
491
%
 
492
% paper-30604.ps.gz : coupes u1 et u2 
 
493
%
 
494
% http://cs.engr.uky.edu/~jzhang/colleague.html
 
495
% Re=10000
 
496
% n128c.eps
 
497
% n256c.eps
 
498
%
 
499
% http://aimsciences.org/DCDS-B/Volume1-4/Choi.pdf
 
500
% Choi.pdf
 
501
% page 32 : figures Re=1 et 100
 
502
%
 
503
% http://www.csc.fi/elmer/examples/cavity/
 
504
% Re=1000
 
505
%
 
506
% http://www.math.temple.edu/~jxu/cfd.html
 
507
% Re=1000, 7500, 10000
 
508
% http://calvino.polito.it/~sberrone/Publications/Papers/Report_07_1999.ps.gz
 
509
% Re=5000 : p 43
 
510
% EF stab + adapt
 
511
%
 
512
% Hopf Bifurcation of the Unsteady Regularized Driven Cavity Flow, J. Comp. Phys. Vol. 95, 228-245 (1991)
 
513
% Author: Jie Shen
 
514
% It is found that the flow
 
515
% converges to a stationary state
 
516
% for Reynolds numbers (Re) up to 10000; for Reynolds numbers larger
 
517
% than a critical value $10000<Re1<10500$ and less than another critical
 
518
% value $15000<Re2<16000$, the flow becomes periodic in time which
 
519
% indicates a Hopf bifurcation; the flow loses time periodicity for
 
520
% $Re\ge Re2$.
 
521
% Cavity_abs.txt
 
522
% Cavity.ps
 
523
%
 
524
% http://www.fem.gr.jp/fem/fluid/dcf/dcf7.html
 
525
% animation : Re=0..1000
 
526
%
 
527