对流-扩散问题的Galerkin部分迎风有限元方法

时(其中h表示典型的网格尺寸),将会出现数值解的伪振荡.为了克服这种数值不稳定性,人们提出了多种解决途径,例如采用迎风型的差分格式.Zienkiewicz等人首先提出用Petrov-Galerkin有限元法求解对流-扩散问题.他们通过分别选择解空间和检验函数空间,克服了数值不稳定性.但这类方法由于解空间和检验函数空间的基函数比较     

新的投影混合稳定化方法在抛物问题中的应用

针对抛物问题提出一种新的投影混合稳定化方法.该方法基于等阶的混合有限元,相比通常的局部投影稳定化方法,增加了新的投影稳定项及压力跳跃项,有效地克服了等阶有限元不满足inf-sup条件而导致的解的不稳定性,也保证了该方法不仅对连续的压力空间适用,且对不连续的压力空间亦适用.本文证明了该方法的稳定性,并给出了误差估计.最后,数值算例验证了该方法的理论分析及有效性.     

半直线上三阶方程的Legendre-Laguerre耦合谱元法

针对建立在半直线上的三阶微分方程,提出Legendre-Laguerre耦合谱元法.通过构造满足试探函数空间和检验函数空间的基函数,分解得到的线性系统的系数矩阵是稀疏的,可以有效地进行求解.数值例子验证了方法的有效性和高精度.     

Sine-Gordon方程的混合有限体积元方法及数值模拟

研究了在Dirichlet边界条件和Neumann边界条件下一维sine-Gordon方程的混合有限体积元方法.通过引入将试探函数空间映射到检验函数空间的迁移算子γh,结合混合有限元方法和有限体积元方法,构造了半离散格式,时间显式和隐式全离散混合有限体积元格式.给出了显格式离散解的稳定性分析,并得到了三种格式的最优阶误差估计.最后,给出数值算例来验证理论分析结果和数值格式的有效性.     

一类散度形式椭圆型方程很弱解的唯一性

运用Hodge分解方法,选择适当的检验函数,证明了一类散度形式椭圆型偏微分方程在grand Sobolev空间很弱解的唯一性.     

解Poisson方程的基于应力佳点的双二次元有限体积法

本文提出了求解Poisson方程的一种新的双二次元有限体积法.新方法与通常的双二次元有限体积法作对偶剖分的方式不同,其主要特点是取应力佳点(Gauss点)作为对偶单元的节点,试探函数空间取双二次有限元空间,检验函数空间取相应于对偶剖分的分片常数函数空间.证明了新方法具有最优的H~1模和L~2模误差估计,讨论了在应力佳点数值梯度的超收敛性估计,并通过数值实验验证了理论分析的结果.     

椭圆型方程的广义差分法（二次元）

在文[1]中,李荣华综合了有限元法和差分法的优点,提出了广义差分法,它既保持了差分法的计算简单性,文具有有限元法的精确性,文[2]把广义差分法推广到平面域上二阶椭圆偏微分方程的边值问题,在试探函数空间为分片一次元,检验函数空间为分片常数的情形下得到与线性有限元相同的收敛阶,本文以Poisson方程为模型,取试探函数为分片二次元,检验函数为分片常数,导出了一种二次元的广义差分法,给出最佳收敛阶估计,并做出数值实验。     

二维Cahn-Hilliard方程半隐的预估-校正谱逼近(英文)

针对二维Cahn-Hilliard方程的初边值问题提出了一个便于计算的、半隐的预估-校正谱格式.通过引入两个三线性泛函,克服了非线性项所带来的困难,并用能量方法严格证明了数值解在时间方向具有二阶精度,而在空间方向具有谱精度.     

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.     

一类拟线性椭圆方程的很弱解的唯一性

利用以极大函数表示的有关Sobolev函数的逐点不等式来构造全局的Lipschitz型检验函数,得到了在一定条件下,拟线性椭圆方程-divA(x, u, Du) = f(x)在grand sobolev空间W0θ,p)(Ω)中的很弱解是唯一的.     

二阶椭圆问题的一类广义有限元法

本文提出了求解二阶椭圆问题的一类广义有限元方法,分析了广义有限元方法的优越性,证明了二阶椭圆问题的广义有限元方法具有比标准的Galerkin有限元方法更高阶的收敛速度,根据插值算子的性质,进一步证明了有限元解的亏量迭代校正收敛到广义有限元解,并用数值例子说明广义有限元方法是有效的.     

GLOBAL FINITE ELEMENT NONLINEAR GALERKIN METHOD FOR THE PENALIZED NAVIER-STOKES EQUATIONS GLOBAL FINITE ELEMENT NONLINEAR GALERKIN METHOD FOR THE PENALIZED NAVIER-STOKES EQUATIONS

1. IntroductionIn the numerical simulation of the Navier-Stokes equations one encounters three seriousdifficulties in the case of large Reynolds numbers f the treatment of the incomPressibility con-dition divu = 0, the treatment of the noIilinear terms and the large time integration. For thetreatment of the incoInPressibility condition, one use the penalty method in the case of finiteelemellts [1--2l and for the treatmen of the noulinar terms and the large tfor integration, oneuse the nonlin…     

不可压缩流问题低次元稳定有限体积数值方法研究

分析了R^d,d=2,3维不可压缩流Stokes问题低次元稳定有限体积方法,它主要利用局部压力投影方法对两种流行但不满足inf-sup条件的有限元配对(P_1-P_0和P_1-P_1)在有限体积方法的框架下进行稳定;利用有限元与有限体积方法的等价性进行有限体积方法理论分析.结果表明不可压缩流Stokes问题在f∈Hd,d=2,3维不可压缩流Stokes问题低次元稳定有限体积方法,它主要利用局部压力投影方法对两种流行但不满足inf-sup条件的有限元配对(P_1-P_0和P_1-P_1)在有限体积方法的框架下进行稳定;利用有限元与有限体积方法的等价性进行有限体积方法理论分析.结果表明不可压缩流Stokes问题在f∈H¹情况下,本文方法得到的解与稳定有限元方法解之间具有O(h1情况下,本文方法得到的解与稳定有限元方法解之间具有O(h²)阶超收敛阶结果,且稳定有限体积方法取得了与稳定有限元方法相同的收敛速度,与稳定有限元方法比较,稳定有限体积方法计算简单高效,同时保持物理守恒,因此在实际应用中具有很好的潜力。     

A wavelet-based stochastic finite element method of thin plate bending

A wavelet-based stochastic finite element method is presented for the bending analysis of thin plates. The wavelet scaling functions of spline wavelets are selected to construct the displacement interpolation functions of a rectangular thin plate element and the displacement shape functions are expressed by the spline wavelets. A new wavelet-based finite element formulation of thin plate bending is developed by using the virtual work principle. A wavelet-based stochastic finite element method that combines the proposed wavelet-based finite element method with Monte Carlo method is further formulated. With the aid of the wavelet-based stochastic finite element method, the present paper can deal with the problem of thin plate response variability resulting from the spatial variability of the material properties when it is subjected to static loads of uncertain nature. Numerical examples of thin plate bending have demonstrated that the proposed wavelet-based stochastic finite element method can achieve a high numerical accuracy and converges fast.     

求解Brinkman方程的修正弱有限元方法

本文针对Brinkman方程引入了一种修正弱Galerkin(MWG)有限元方法.我们通过具有两个离散弱梯度算子的变分形式来逼近模型. 在MWG方法中, 分别用次数为$k$和$k-1$的不连续分段多项式来近似速度函数$u$和压力函数$p$. MWG方法的主要思想是用内部函数的平均值代替边界函数. 因此, 与WG方法相比, MWG方法在不降低准确性的同时, 具有更少的自由度, 对于任意次数不超过$k-1$ 的多项式,MWG方法均可以满足稳定性条件. MWG 方法具有高度的灵活性, 它允许在具有一定形状正则性的任意多边形或多面体上使用不连续函数. 针对$H^1$和$L^22$范数下的速度和压力近似解, 建立了最优阶误差估计. 数值算例表明了该方法的准确性, 收敛性和稳定性.     

半导体器件瞬态模拟的对称正定混合元方法

提出具有对称正定特性的混合元格式求解非稳态半导体器件瞬态模拟问题。提出一个最小二乘混合元方法、一个新的具有分裂和对称正定性质的混合元格式和一个解经典混合元方程的对称正定失窃工格式求解电场位势和电场强度方程;提出一个最小二乘混合元格式求解关于电子与空穴浓度的非稳态对流扩散方程,浓度函数和流函数被同时求解;采用标准的有限元方法求解热传导方程。建立了误差分析理论。     

线性Poisson-Boltzmann方程的Mortar有限元方法的数值计算

本文对分子生物物理学中产生的线性Poisson-Boltzmann方程（PBE），给出了Mortar有限元方法的计算过程，数值计算例子表明，与一般的协调有限元方法相比，用Mortar元方法求解此类有间断系数的问题有非常有效的。     

A sparse finite element method with high accuracy Part I

Summary. In this paper, we develop and analyze a new finite element method called the sparse finite element method for second order elliptic problems. This method involves much fewer degrees of freedom than the standard finite element method. We show nevertheless that such a sparse finite element method still possesses the superconvergence and other high accuracy properties same as those of the standard finite element method. The main technique in our analysis is the use of some integral identities. Received October 1, 1995 / Revised version received August 23, 1999 / Published online February 5, 2001     

Two-level multiscale finite element methods for the steady navier-stokes problem

In this article, on the basis of two-level discretizations and multiscale finite element method, two kinds of finite element algorithms for steady Navier-Stokes problem are presented and discussed. The main technique is first to use a standard finite element discretization on a coarse mesh to approximate low frequencies, then to apply the simple and Newton scheme to linearize discretizations on a fine grid. At this process, multiscale finite element method as a stabilized method deals with the lowest equal-order finite element pairs not satisfying the inf-sup condition. Under the uniqueness condition, error analyses for both algorithms are given. Numerical results are reported to demonstrate the effectiveness of the simple and Newton scheme.     

二维分岔槽道内非牛顿流体流动的有限元分析

本文介绍二维分岔槽道内非牛顿流体流动的有限元分析.采用Galerkin法及混合有限元法,流体看作不可压缩的非牛顿流体,满足Oldyord微分型本构方程.由有限元法形成的非线性代数方程组用连续微分法求解.结果表明有限元法适于分析复杂流场中非牛顿流体的流动.