Navier-Stokes方程的一种等阶稳定化亏量校正有限元法

本文对粘性不可压缩Navier-Stokes方程提出了一种等阶稳定化亏量校正有限元法.将通常的压力投影稳定化方法与亏量校正思想相结合,建立了一种稳定的有限元格式,绕开了inf-sup条件的限制,并且克服了当粘性系数很小时造成的不稳定性.对速度/压力采用等阶多项式空间,证明了解的存在唯一性,给出了误差估计.误差估计的结果表明,每校正一步误差的精度提高一阶.     

Navier-Stokes方程的低阶混合有限元方法

1引言 定常N-s方程是流体力学中一类非常重要的方程,而经典的混合有限元方法要求有限元空间组合满足B-B条件.这一条件限制了工程中常用的低阶有限元空间如:P1/P1,P,/Po等.为了去掉LBB条件限制,产生了一种新的方法--稳定化方法(也成CBB方法).1988年,F.Brezzi和J.Douglas.Jr对线性的Stokes方程建立了一种稳定化格式([2]).对于低阶的有限元应用压力投影稳定项构造了一种稳定化格式,并给出了格式的解存在唯一性,且给出了几种有限元的算例.     

非定常Oseen方程最优控制问题的一种新型L~2投影稳定化方法

对非定常Oseen方程最优控制问题分析了一种新型L~2投影稳定化方法.空间采用工程上好用的多项式有限元P_l/P_l(l≥1)逼近,时间采用中心差分离散.该稳定化方法对速度和压力分别采用全局或局部L~2投影,不仅绕开了inf-sup条件对等阶元的束缚,而且克服了雷诺数较大,对流占优造成的解的震荡.该方法特点是,所有计算只需要在同一套网格上执行,不需要嵌套的网格或将速度和压力的梯度投影到粗网格上进行计算.给出了详细的误差分析,误差结果与雷诺数一致,且数值解的L~2误差与雷诺数无关.     

Oseen方程的一种新的局部投影稳定化方法

对Oseen方程提出一种新的局部投影稳定化有限元方法,并且速度和压力采用inf-sup稳定的非协调有限元空间逼近．局部投影稳定化项仅加在子网格上(H≥h);与RFB方法相比,该方法稳定性项简单,并且可以克服对流占优．最后,通过实验证明,数值结果和理论结果完全一致．     

定常Navier-Stokes方程基于完全重叠型区域分解的并行稳定化有限元方法

基于完全重叠型区域分解技巧,针对低阶P_1-P_1有限元,本文提出求解二维定常不可压缩Navier-Stokes方程的并行稳定化有限元方法,其稳定项是基于两局部Gauss积分的压力投影.该方法的基本思想是,使用一局部加密的多尺度网格计算给定子区域上的局部稳定化有限元解.理论分析上借助有限元解的局部先验误差估计,推导出并行稳定化方法所得速度和压力解的误差界.选取适当的算法参数比例,该方法能取得与标准稳定化有限元方法相同的收敛阶,同时减少大量的计算时间.最后给出两类数值算例验证并行稳定化方法的高效性.     

求解二维时谐Maxwell方程的一种混合有限元新格式

本文,我们提出一种新的求解二维时谐Maxwell方程的H~1-协调节点连续混合有限元格式.由于加上若干稳定化项和投影项,得到的混合变分形式是稳定的.我们证明了双线性形式满足连续性,K_h-强制性和Inf-Sup条件,因此,解是存在唯一的.此外,我们也给出了拟优的误差估计和相应的收敛阶.     

Sobolev方程的混合连续时空有限元解的误差估计

通过引入辅助变量构造Sobolev方程的混合连续时空有限元离散格式,使得该格式既利用混合法将方程降阶,又将时间和空间两个变量同时用有限元方法离散,从而获得时空形式高精度数值模型.证明了Sobolev方程混合时空有限元解的存在唯一性、稳定性,并利用时间和空间投影算子推导出时空数值解的误差估计.     

瞬态Navier-Stokes方程的一种新的全离散粘性稳定化方法

基于压力投影和梯形外推公式,对速度/压力空间采用等阶多项式逼近,针对高Rteynoldslt数下的瞬态Navier-stokes方程提出了一种新的全离散粘性稳定化方法.该方法不仅绕开了inf-sup条件的限制,克服了高Reynolds数下对流占优造成的不稳定性,而且在每一时间步上,只需要进行线性计算,从而减少了计算量.给出了稳定性证明,并得出了与粘性系数一致的误差估计.理论和数值结果表明该方法具有二阶精度.     

四阶障碍问题的稳定化混合有限元方法

本文讨论了四阶障碍问题的稳定化混合有限元方法.首先,引入网格依赖范数,通过加罚方法得到了与四阶障碍问题的等价的混合变分形式.随后给出了基于C~0协调有限元空间(W_h,V_h)的混合有限元逼近,例如P_k-P_k三角形有限元.在网格依赖范数下,(W_h,V_h)满足离散的inf-sup条件.最后,我们在不同的假设下,得到了一些误差估计.     

粘弹性波动方程的H1-Galerkin时空混合有限元分裂格式

构造一维粘弹性波动方程的H¹-Galerkin时空有限元分裂格式.这种新的分裂格式在时空两个方向同时利用有限元离散,具有H¹-Galerkin混合有限元方法和时空有限元方法的优点,如在不受LBB相容性条件限制的同时能够高精度逼近流体的压力和达西速度,有限元空间可以利用不同次数的多项式空间,能同时得到时间和空间两个变量的形式高阶精度等.通过构造时空投影算子并讨论其相关逼近性质,证明了解的存在唯一性和稳定性,给出混合时空有限元解的误差估计,给出数值算例验证了理论推导结果的合理性和算法的有效性,并和传统H¹-Galerkin方法做比较,得到了更小的误差和超收敛阶.     

一种抽象的稳定化方法及在非线性不可压缩弹性问题上的应用

针对非线性不可压缩弹性力学问题,本文提出了一种抽象的稳定化方法并将其应用于非线性不可压缩弹性问题上.在该框架中,我们证明了只要连续的混合问题是稳定的,则可以修正任何满足离散inf-sup条件的混合有限元方法使其是稳定的且最优收敛的.我们将这种抽象的稳定化理论框架应用于非线性不可压缩弹性力学问题,给出了稳定性和收敛性理论结论,并通过数值实验验证了该结论.     

对流占优的Sobolev方程的投影稳定化有限元方法

对于对流占优的Sobolev方程,提出了一种新的投影稳定化有限元方法,建立了半离散和全离散的投影稳定化格式,给出了解的稳定性和收敛性分析.该方法能够有效克服对流占优,与内罚方法相比,投影格式更简单,计算量更小,且得到的C—N格式是无条件稳定的,时间精度达到了二阶.最后,通过实验证明,数值结果与理论结果完全一致.     

对流扩散反应方程的局部投影稳定化连续时空有限元方法

本文将局部投影稳定化（LPS）方法和连续时空有限元方法相结合研究对流扩散反应方程,给出稳定化连续时空有限元离散格式.与传统的时空有限元研究思路不同,时间方向利用Lagrange插值多项式,解耦时间和空间变量,降低时空有限元解的维数,具有减少计算量和简化理论分析的优点.通过引入Legendre多项式给出了有限元解的稳定性分析,进一步引进Lobatto多项式证明了有限元解的全局L^∞（L²）和局部L²（J_n;LPS）范数误差估计.最后给出数值算例验证理论分析的正确性,以及稳定化格式的可行性和有效性.     

一类四阶抛物型积分-微分方程的混合间断时空有限元法

构造四阶抛物型积分-微分方程的混合间断时空有限元格式,利用混合有限元方法将高阶方程降阶,利用空间连续而时间允许间断的时空有限元方法离散方程,证明离散解的稳定性,存在唯一性和收敛性.     

四阶线性抛物型积分-微分方程的混合间断时空有限元法

构造四阶抛物型积分-微分方程的混合间断时空有限元格式,利用混合有限元方法将高阶方程降阶,利用空间连续而时间允许间断的时空有限元方法离散方程,证明离散解的稳定性,存在唯一性和收敛性.     

热传导方程一个新的H~1-Galerkin非协调混合有限元格式

对热传导方程提出了一个新的H~1-Galerkin非协调混合有限元格式,其逼近空间不需满足LBB相容性条件,且在不引进传统的Rutz投影的情况下,得到了与以往协调有限元方法相同的L~2-模和H~1-模的误差估计.     

拟Newton流的一种新的稳定化方法

对一般的拟Newton流问题,针对(双)线性/(双)线性和(双)线性/常数两种低阶有限元空间,提出了一种新的稳定化方法．该方法可以看成压力投影稳定化方法从Stokes问题到拟Newton流问题的推广与发展．在速度属于W1,r(Ω),压力属于Lr′(Ω)(1/r+1/r′=1)下,给出了误差估计．服从幂律及Carreau分布的拟Newton流问题可看成该文的特殊情况．进一步地,还给出了基于残差的后验误差估计．最后给出的数值算例验证了理论结果．     

带广义边界条件的四阶抛物型方程的混合间断时空有限元法

构造具有广义边界条件的四阶线性抛物型方程的混合间断时空有限元格式,利用混合有限元方法将高阶方程降阶,利用空间连续而时间允许间断的时空有限元方法离散方程,证明了离散解的存在唯一性,稳定性和收敛性,并给出数值算例验证了方法的有效性.     

Navier-Stokes方程的局部投影稳定化方法

将Matthies,Skrzypacz和Tubiska的思想从线性的Oseen方程拓展到了非线性的Navier-Stokes方程,针对不可压缩的定常Navier-Stokes方程,提出了一种局部投影稳定化有限元方法．该方法既克服了对流占优,又绕开了inf-sup条件的限制．给出的局部投影空间既可以定义在两种不同网格上,又可以定义在相同网格上．与其他两级方法相比,定义在同一网格空间上的局部投影稳定化格式更紧凑．在同一网格上,除了给出需要bubble函数来增强的逼近空间外,还特别考虑了两种不需要用bubble函数来增强的新的空间．基于一种特殊的插值技巧,给出了稳定性分析和误差估计．最后,还列举了两个数值算例,进一步验证了理论结果的正确性．     

关于线弹性问题混合格式稳定化思想的探讨

首先从混合有限元理论出发,探讨线弹性问题混合变分格式所满足的稳定性条件,从而保证解的存在唯一性.使用连续的分片线性函数和分片常数来分别逼近应力和位移,详细分析了混合格式下稳定化的必要性,有助于更加深入地了解稳定化的基本思想.然后,通过在混合格式中引入位移的跳跃惩罚项,展示了一个无闭锁稳定化混合有限元方法,并证明了此方法是稳定的且是线性收敛的.