Adaptively implicit-explicit density-weighted advection

Hilary Weller

doi:10.1016/j.jcp.2026.115474

Adaptively implicit-explicit density-weighted advection

2026-10-07

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DOI：10.1016/j.jcp.2026.115474

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自适应低阶隐式/高阶显式密度加权输运方案AdLImHEx：隐式时间步进可稳定输运任意大时间步，但因求解器成本和精度损失很少被大气模型采用。我们引入AdLImHEx——一种为密度加权输运设计的自适应低阶隐式/高阶显式方案，旨在保持小库朗数时高阶显式方法的精度与效率，并在大库朗数时平滑切换至隐式方案。AdLImHEx结合了偏心梯形隐式时间步进与四阶显式Runge-Kutta时间步进，由面级von-Neumann稳定性分析指导。拟五阶有限体积重构在拟均匀网格上提供高阶精度，密度加权的通量校正输运（FCT）扩展在所进行的测试中为所有库朗数维持有界解。

Keyword:

Implicit advection

Flux-corrected transport

IMEX

Unstructured grids

Large Courant numbers

Density-weighted transport

Latitude-longitude

Quasi-uniform

Atmospheric modelling

Adaptively implicit-explicit density-weighted advection

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