Comptes Rendus
Numerical Analysis
A nine-point finite volume scheme for the simulation of diffusion in heterogeneous media
[Un schéma à neuf points pour la diffusion en milieu hétérogène]
Comptes Rendus. Mathématique, Volume 347 (2009) no. 11-12, pp. 673-676.

Nous proposons un schéma ayant ses inconnues aux centres des mailles, combinant les avantages des schémas à flux multi-points et des schémas hybrides : il possède un stencil à 9 points en 2D, respecte les hétérogénéités de la matrice de diffusion, et il est coercif ; de plus, on peut montrer qu'il converge. Le schéma est basé sur l'utilisation de points situé aux interfaces d'hétérogénéité, en lesquels la formule de la moyenne harmonique est utilisable.

We propose a cell-centered symmetric scheme which combines the advantages of MPFA (multipoint flux approximation) schemes such as the L or the O scheme and of hybrid schemes: it may be used on general non-conforming meshes, it yields a 9-point stencil on two-dimensional quadrangular meshes, it takes into account the heterogeneous diffusion matrix, it is coercive and it can be shown to converge. The scheme relies on the use of special points, called harmonic averaging points, located at the interfaces of heterogeneity.

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DOI : 10.1016/j.crma.2009.03.013
Léo Agelas 1 ; Robert Eymard 2 ; Raphaèle Herbin 3

1 Institut Français du Pétrole, 1 & 4, avenue de Bois-Préau, 92852 Rueil-Malmaison Cedex, France
2 Laboratoire d'Analyse et de Mathématiques Appliquées, UMR 8050, Université Paris-Est, 5, boulevard Descartes Champs-sur-Marne, F-77454 Marne La Vallée Cedex 2, France
3 Laboratoire d'analyse, topologie et probabilités, Université de Provence, 39, rue Joliot-Curie, 13453 Marseille, France
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Léo Agelas; Robert Eymard; Raphaèle Herbin. A nine-point finite volume scheme for the simulation of diffusion in heterogeneous media. Comptes Rendus. Mathématique, Volume 347 (2009) no. 11-12, pp. 673-676. doi : 10.1016/j.crma.2009.03.013. https://comptes-rendus.academie-sciences.fr/mathematique/articles/10.1016/j.crma.2009.03.013/

[1] I. Aavatsmark; T. Barkve; O. Boe; T. Mannseth Discretization on non-orthogonal, quadrilateral grids for inhomogeneous, anisotropic media, J. Comput. Phys., Volume 127 (1996) no. 1, pp. 2-14

[2] I. Aavatsmark; T. Barkve; O. Boe; T. Mannseth Discretization on unstructured grids for inhomogeneous, anisotropic media. Part i: Derivation of the methods, SIAM J. Sci. Comput., Volume 19 (1998), pp. 1700-1716

[3] I.S. Duff; A.M. Erisman; J.K. Reid Direct Methods for Sparse Matrices, Monographs on Numerical Analysis, vol. XIII, Clarendon Press, Oxford, 1986 (341 pp)

[4] R. Eymard; T. Gallouët; R. Herbin A new finite volume scheme for anisotropic diffusion problems on general grids: convergence analysis, C. R. Math. Acad. Sci. Paris, Volume 344 (2007) no. 6, pp. 403-406

[5] R. Eymard; T. Gallouët; R. Herbin Benchmark on anisotropic problems, SUSHI: a scheme using stabilization and hybrid interfaces for anisotropic heterogeneous diffusion problems (R. Eymard; J.-M. Hérard, eds.), Finite Volumes for Complex Applications, vol. V, Wiley, 2008, pp. 801-814

[6] R. Eymard, T. Gallouët, R. Herbin, Discretization of heterogeneous and anisotropic diffusion problems on general non-conforming meshes, SUSHI: a scheme using stabilization and hybrid interfaces, IMAJNA, 2009, in press; see also http://hal.archives-ouvertes.fr/

[7] R. Herbin; F. Hubert Benchmark on discretization schemes for anisotropic diffusion problems on general grids for anisotropic heterogeneous diffusion problems (R. Eymard; J.-M. Hérard, eds.), Finite Volumes for Complex Applications, vol. V, Wiley, 2008, pp. 659-692

Cité par Sources :

Work supported by Groupement de Recherche MOMAS, PACEN/CNRS.

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