Skip to main content

2021 | OriginalPaper | Buchkapitel

Adaptive Time Stepping Methods Within a Data Assimilation Framework Applied to Non-isothermal Flow Dynamics

verfasst von : Ferdinand Evert Uilhoorn

Erschienen in: Numerical Mathematics and Advanced Applications ENUMATH 2019

Verlag: Springer International Publishing

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Abstract

This contribution discusses the performance of time stepping schemes within a data assimilation framework, applied to the method of lines solutions of the non-isothermal compressible gas flow equations. We consider important classes of schemes, namely an embedded explicit Runge–Kutta (ERK) scheme, a diagonally implicit Runge–Kutta (DIRK) scheme, a fully implicit Runge–Kutta (IRK) scheme and a Rosenbrock–Krylov (ROK) scheme. For the numerical illustration, we estimated the flow transients in a subsea pipeline system. Errors from numerical discretization, missing and variability of physical parameters and inaccuracy of initial and boundary conditions are assumed non-Gaussian. Efficiency, robustness and estimation accuracy were evaluated. Results showed that the DIRK scheme is a good compromise between efficiency and robustness. Spurious oscillations were filtered out by the sequential Monte–Carlo algorithm.

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Wirtschaft"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 340 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Versicherung + Risiko




Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Literatur
1.
Zurück zum Zitat A. Doucet, N. de Freitas, N. Gordon, An Introduction to Sequential Monte Carlo Methods. Sequential Monte Carlo Methods in Practice. Statistics for Engineering and Information Science (Springer, New York, NY, 2001) A. Doucet, N. de Freitas, N. Gordon, An Introduction to Sequential Monte Carlo Methods. Sequential Monte Carlo Methods in Practice. Statistics for Engineering and Information Science (Springer, New York, NY, 2001)
2.
Zurück zum Zitat E. Hairer, S.P. Norsett, G. Wanner, Solving Ordinary Differential Equations I. Nonstiff Problems, vol. 8, 2nd edn. (Springer-Verlag: Berlin, Germany, 1993) E. Hairer, S.P. Norsett, G. Wanner, Solving Ordinary Differential Equations I. Nonstiff Problems, vol. 8, 2nd edn. (Springer-Verlag: Berlin, Germany, 1993)
4.
Zurück zum Zitat E. Hairer, G. Wanner, Solving Ordinary Differential Equations II, 2nd edn. (Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 1996)CrossRef E. Hairer, G. Wanner, Solving Ordinary Differential Equations II, 2nd edn. (Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 1996)CrossRef
6.
Zurück zum Zitat F.E. Uilhoorn, Optimal Control Applications and Methods 40(4) (2019) F.E. Uilhoorn, Optimal Control Applications and Methods 40(4) (2019)
7.
Zurück zum Zitat W.E. Schiesser, Partial Differential Equation Analysis in Biomedical Engineering: Case Studies with MATLAB (Cambridge University Press, 2013) W.E. Schiesser, Partial Differential Equation Analysis in Biomedical Engineering: Case Studies with MATLAB (Cambridge University Press, 2013)
11.
Zurück zum Zitat O. Kunz, R. Klimeck, W. Wagner, M. Jaeschke, The GERG-2004 wide-range equation of state for natural gases and other mixtures. GERG TM15 2007. Tech. rep., Fortschr.-Ber. VDI, Reihe 6, Nr. 557, VDI Verlag, Düsseldorf; also available as GERG Technical Monograph 15 (2007) O. Kunz, R. Klimeck, W. Wagner, M. Jaeschke, The GERG-2004 wide-range equation of state for natural gases and other mixtures. GERG TM15 2007. Tech. rep., Fortschr.-Ber. VDI, Reihe 6, Nr. 557, VDI Verlag, Düsseldorf; also available as GERG Technical Monograph 15 (2007)
12.
Zurück zum Zitat J. Kaipio, E. Somersalo, Statistical and Computational Inverse Problems. Applied Mathematical Sciences (Springer-Verlag New York, 2005) J. Kaipio, E. Somersalo, Statistical and Computational Inverse Problems. Applied Mathematical Sciences (Springer-Verlag New York, 2005)
Metadaten
Titel
Adaptive Time Stepping Methods Within a Data Assimilation Framework Applied to Non-isothermal Flow Dynamics
verfasst von
Ferdinand Evert Uilhoorn
Copyright-Jahr
2021
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-030-55874-1_103