FESTUNG 1.0: Overview, usage, and example applications of the MATLAB/GNU Octave toolbox for discontinuous Galerkin methods

FESTUNG 1.0: Overview, usage, and example applications of the MATLAB/GNU Octave toolbox for discontinuous Galerkin methods
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FORTRESS 1 0:用于不连续伽辽金方法的 MATLAB/GNU Octave 工具箱的概述、用法和示例应用

DOI:
10.1016/j.camwa.2020.08.018
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发表时间:
2020
期刊:
Comput. Math. Appl.
影响因子:
--
通讯作者:
P. Knabner
P. Knabner
中科院分区:
--
文献类型:
--
作者:
B. Reuter;H. Hajduk;A. Rupp;F. Frank;V Aizinger;P. Knabner

文献摘要

参考文献

被引文献

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本工作记录了我们的基于MatLab/GNU和Octave的开源工具箱FESTUNG(FiniteElementSimulationToolbox For Unstructured Grids)的开发现状。该项目的目标是设计一个用户友好的、面向研究的、但计算效率高的偏微分方程(PDE)求解软件工具。自第一个版本发布以来,Festung一直被积极用于研究和教学目的,如设计新的算法和离散化方案、基准研究,或者只是为学生提供一个易于学习的软件包,以学习先进的数值技术和良好的编程实践。对于空间离散,该程序使用各种不连续Galerkin(DG)方法,而不同的显式、隐式或半隐式Runge-Kutta格式可用于时间推进。目前的出版物讨论了我们工具箱的最重要的方面,例如代码设计概念和各种离散化过程,使用一个非常标准的对流-扩散-反应方程进行了较为详细的说明。此外,我们还介绍了Festung已经支持的一些应用程序,包括二维浅水方程、Cahn-Hilliard方程的求解器,以及自由表面流动的多物理耦合模型。
The present work documents the current state of development for our MATLAB/GNU Octave-based open source toolboxFESTUNG(FiniteElementSimulationToolbox forUNstructuredGrids). The goal of this project is to design a user-friendly, research-oriented, yet computationally efficient software tool for solving partial differential equations (PDEs). Since the release of its first version, FESTUNG has been actively used for research and teaching purposes such as the design of novel algorithms and discretization schemes, benchmark studies, or just providing students with an easy-to-learn software package to study advanced numerical techniques and good programming practices. For spatial discretization, the package employs various discontinuous Galerkin (DG) methods, while different explicit, implicit, or semi-implicit Runge–Kutta schemes can be used for time stepping. The current publication discusses the most important aspects of our toolbox such as the code design concepts and various discretization procedures illustrated in some detail using a standard advection–diffusion–reaction equation. Moreover, we present selected applications already supported in FESTUNG including solvers for the two-dimensional shallow-water equations, the Cahn–Hilliard equation, and a coupled multi-physics model of free surface / subsurface flow.
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