We show that it is possible to construct a class of entropic schemes for the multicomponent Euler system describing a gas or fluid homogeneous mixture at thermodynamic equilibrium by applying a relaxation technique. A first order Chapman-Enskog expansion shows that the relaxed system formally converges when the relaxation frequencies go to the infinity toward a multicomponent Navier-Stokes system with the classical Fick and Newton laws, with a thermal diffusion which can be assimilated to a Soret effect in the case of a fluid mixture, and with also a pressure diffusion or a density diffusion respectively for a gas or fluid mixture. We also discuss on the link between the convexity of the entropies of each species and the existence of the Chapman-Enskog expansion.
Mots clés : multicomponent Euler system, relaxation scheme, entropic scheme, Chapman-Enskog expansion
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Dellacherie, Stéphane. Relaxation schemes for the multicomponent Euler system. ESAIM: Modélisation mathématique et analyse numérique, Tome 37 (2003) no. 6, pp. 909-936. doi : 10.1051/m2an:2003061. http://archive.numdam.org/articles/10.1051/m2an:2003061/
[1] Arun In, Numerical evaluation of an energy relaxation method for inviscid real fluids. SIAM J. Sci. Comput. 21 (1999) 340-365. | Zbl
[2] A multiphase Godunov method for compressible multifluid and multiphase flows. J. Comput. Phys. 150 (1999) 425-467. | Zbl
and ,[3] A five-equation model for the simulation of interfaces between compressible fluids. J. Comput. Phys. 181 (2002) 577-616.
, and ,[4] Étude d'équations modèles pour la simulation découlements raréfiés. Ph.D. thesis, Pierre and Marie Curie University, Paris VI, France (2000).
,[5] Transport Phenomena, §18.4. John Wiley edition (1960).
, and ,[6] Un modèle bifluide compressible pour la simulation numérique d'écoulements diphasiques à phases séparées. Preprint, ONERA report (2002).
, and ,[7] Relaxation of energy and approximate Riemann solvers for general pressure laws in fluid dynamics. SIAM J. Numer. Anal. 35 (1998) 2223-2249. | Zbl
and ,[8] The Mathematical theory of non uniform gases: an account of the kinetic theory of viscosity, thermal conduction and diffusion in gases. Cambridge University Press (1970, reedited in 1990). | JFM | MR | Zbl
and ,[9] Contribution à l'étude théorique et à l'approximation par éléments finis du système hyperbolique de la dynamique des gaz multidimensionnelle et multiespèces. Ph.D. thesis, Pierre and Marie Curie University, Paris VI, France (1990). Cf. also the technical note ONERA No. 1991-3.
,[10] Sur le caractère entropique des schémas de relaxation appliqués à une équation d'état non classique. C. R. Acad. Sci. Paris Sér. I 332 (2001) 765-770. | Zbl
,[11] On the Wang Chang-Uhlenbeck equations. Discrete Contin. Dynam. Systems-Series B 3 (2003) 229-253.
,[12] Relations de fermeture pour le système des équations d'Euler multi-espèces. Construction et étude des schémas de relaxation en multi-espèces et en multi-constituants. CEA report R-5999 (2001).
and ,[13] Inégalité entropique pour un solveur conservatif du système de la dynamique des gaz en coordonnées de Lagrange. C. R. Acad. Sci. Paris Sér. I 324 (1997) 1301-1306. | Zbl
,[14] Numerical Approximation of Hyperbolic Systems of Conservation Laws. Springer-Verlag, Appl. Math. Sci. 118 (1996). | MR | Zbl
and ,[15] Thermal diffusion in gases. Cambridge University Press (1952). | Zbl
and ,[16] Modélisation mathématique et résolution numérique de problèmes de fluides compressibles à plusieurs constituants. Ph.D. thesis, Pierre and Marie Curie University, Paris VI, France (2000).
,[17] Real gas computation using an energy relaxation method and high-order WENO schemes. J. Comput. Phys. 148 (1999) 59-80. | Zbl
and ,[18] Computing interface motion in compressible gas dynamics. J. Comput. Phys. 100 (1992) 209-228. | Zbl
, and ,[19] Boltzmann type schemes for gas dynamics and the entropy property. SIAM J. Numer. Anal. 27 (1990) 1405-1421. | Zbl
,[20] Schémas cinétiques pour les équations d'Euler hors équilibre thermochimique. Édition Gauthier-Villars, La Recherche Aérospatiale 2 (1995) 85-102.
and ,[21] Schémas non conservatifs et schémas cinétiques pour la simulation numérique d'écoulements hypersoniques non visqueux en déséquilibre thermochimique. Ph.D. thesis, Pierre and Marie Curie University, Paris VI, France (1994).
,[22] Transport phenomena in polyatomic gases. Report no. CM-681, University of Michigan Research Report, July (1951).
and ,Cité par Sources :