求解椭圆边值问题惩罚形式的间断有限元方法

本文提出了一个新的求解二阶椭圆边值问题的惩罚形式间断有限元方法并给出了稳定性和收敛性分析. 特别地,本文建立了间断有限元解的基于余量的后验误差估计,给出了求解间断有限元方程的自适应算法.       

奇异摄动问题的有限元方法

本文利用不同次数的多项式构造了新的有限元子空间,建立了新的有限元格式.证明了格式的收效性和退化差分方程的稳定性.     

Sobolev方程的连续时空有限元方法

本文研究Sobolev方程的连续时空有限元方法.首先建立Sobolev方程的连续时空有限元格式,然后证明了解的存在唯一性和稳定性并给出连续时空有限元解各种范数下的误差估计.最后给出数值算例来验证理论分析的正确性,并进一步说明本文所建立的格式关于时间可以得到比传统有限元方法更高的精度.     

特征值问题混合有限元法的一个误差估计

设（λh,σh,uh）是一个混合有限元特征对.Babuska和Osborn建立了（λh,uh）的误差估计.本文导出了σh的抽象误差估计式.并把该估计式应用于二阶椭圆特征值问题Raviart-Thomas混合有限元格式和重调和算子特征值问题Ciarlet-Raviart混合有限元格式,得到了一些新的误差估计.     

几乎不可压线弹性问题的新的Uzawa型自适应有限元方法

本文针对几乎不可压线弹性问题设计新的Uzawa型自适应有限元方法,该方法可克服"闭锁"现象·通过引入"压力"变量将弹性问题转化为一个鞍点系统,对该系统将Uzawa型迭代法和自适应有限元方法相结合,建立了Uzawa型自适应有限元方法,并给出了该算法的收敛性.该算法采用低阶协调有限元通近空间变量,选取的有限元空间对无需满足离散的BB条件.最后,数值算例验证了理论结果的正确性.     

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.     

带有摩擦的单边接触大变形问题的研究：（Ⅱ）非线性有限元解及应用

在文[1]所建立的增量变分力程的基础上,本文建立了单边接触弹塑性大变形问题的非线性有限元增量方程;进一步阐述了基于拖带坐标系的大变形有限元方法的特点,建立了实用的大变形接触模型.作为应用实例,计算了悬臂梁、厚圆板的弹性接触大变形和金属圆环弹塑性接触大变形问题,得到了令人满意的计算结果.     

一阶双曲问题间断有限元的后验误差分析

一阶双曲问题的有限元后验误差估计至今没有得到很好的解决.本文对d维区域上一阶双曲问题的k次间断有限元逼近提出了一种新的后验误差分析方法, 进而建立了间断有限元解在DG范数下(强于L₂范数)基于误差余量型的后验误差估计. 数值计算验证了本文理论分析的有效性. 本文方法也适用于其他变分问题有限元逼近的后验误差分析.     

分数阶Burgers方程的有限元计算(英文)

建立了一维和二维分数阶Burgers方程的有限元格式.时间分数阶导数使用L1方法离散,空间方向使用有限元方法离散.通过选择合适的基函数,将离散后的方程转化成一个非线性代数方程组,并应用牛顿迭代方法求解.数值实验显示出了方法的有效性.     

对流扩散方程的缩减基有限元法的后验误差

将缩减基(RB)方法和有限元方法相结合,在保证偏微分方程的有限元离散格式具有足够高精确度前提下,能够大幅度地降低有限元离散格式的维数,从而大大降低计算中内存容量和计算时间的消耗.针对对流扩散方程建立基于RB方法的Crank-Nicolson有限元离散格式,并给出后验误差估计结果.     

多孔介质驱动问题的混合元最小二乘特征有限元方法及其收敛分析

１．引言多孔介质二相驱动问题的数学模型是偶合的非线性偏微分方程组的初边值问题．该问题可转化为压力方程和浓度方程［１－４］．浓度方程一般是对流占优的对流扩散方程,它的对流速度依赖于比浓度方程的扩散系数大得多的Ｆａｒｃｙ速度．因此Ｄａｒｃｙ速度的求解精度直接影响着浓度的求解精度．为了提高速度的求解精度,７０年代Ｐ．Ａ．Ｒａｖｉａｔ和Ｊ．Ｍ．Ｔｈｏｍａｓ提出混合有限元方法［５］．Ｊ．ＤｏｕｇｌａｓＪｒ,Ｔ．Ｆ．Ｒｕｓｓｅｌｌ,Ｒ．Ｅ．Ｅｗｉｎｇ,Ｍ．Ｆ．Ｗｈｅｅｌｅｒ［１］－［４］,［９］,［１２］袁…     

Multiscale methods for elliptic homogenization problems

In this article we study two families of multiscale methods for numerically solving elliptic homogenization problems. The recently developed multiscale finite element method [Hou and Wu, J Comp Phys 134 (1997), 169–189] captures the effect of microscales on macroscales through modification of finite element basis functions. Here we reformulate this method that captures the same effect through modification of bilinear forms in the finite element formulation. This new formulation is a general approach that can handle a large variety of differential problems and numerical methods. It can be easily extended to nonlinear problems and mixed finite element methods, for example. The latter extension is carried out in this article. The recently introduced heterogeneous multiscale method [Engquist and Engquist, Comm Math Sci 1 (2003), 87–132] is designed for efficient numerical solution of problems with multiscales and multiphysics. In the second part of this article, we study this method in mixed form (we call it the mixed heterogeneous multiscale method). We present a detailed analysis for stability and convergence of this new method. Estimates are obtained for the error between the homogenized and numerical multiscale solutions. Strategies for retrieving the microstructural information from the numerical solution are provided and analyzed. Relationship between the multiscale finite element and heterogeneous multiscale methods is discussed. © 2005 Wiley Periodicals, Inc. Numer Methods Partial Differential Eq, 2006     

一种有限元-边界元耦合分域算法

提出了一种有限元-边界元耦合分域算法．该算法将所分析问题的区域分解成有限元和边界元子域,在满足两子域界面上位移和面力协调连续的条件下,通过迭代求解得到问题的解．在迭代求解过程中,引入动态松弛系数,使收敛得以加速．该方法在两子域界面上有限单元结点和边界单元结点的位置相互独立,无需协调一致,对诸如裂纹扩展过程的模拟具有独特的优势．用所提出的耦合算法分析算例,得到的结果与有限元法、边界元法和另一种耦合算法的数值计算结果一致,验证了这种算法的正确性和可行性．     

奇异摄动Darcy-Stokes问题的一个矩形有限元

构造了一个新的非协调的矩形单元,分析了单元对奇异摄动Darcy-Stokes问题的稳定性,给出了有限元误差分析结果.用数值实验验证了理论分析结果.     

非稳态奇异系数微分方程的时间间断时空有限元方法

针对一类二维单轴奇异系数非稳态问题构造了一种时间间断时空有限元格式,利用以Radau点为节点的Lagrange插值多项式的特性,结合有限差分法和有限元法的技巧证明了格式的稳定性和有限元解的时间最大模、空间加权L²（?）-模误差估计.最后列举了一些数值试验结果,验证了理论结果和格式的可行性.     

A Characteristic Mixed Finite Element Two-Grid Method for Compressible Miscible Displacement Problem

A nonlinear parabolic system is derived to describe compressible miscible displacement in a porous medium. The concentration equation is treated by a mixed finite element method with characteristics (CMFEM) and the pressure equation is treated by a parabolic mixed finite element method (PMFEM). Two-grid algorithm is considered to linearize nonlinear coupled system of two parabolic partial differential equations. Moreover, the $L^q$ error estimates are conducted for the pressure, Darcy velocity and concentration variables in the two-grid solutions. Both theoretical analysis and numerical experiments are presented to show that the two-grid algorithm is very effective.     

求解三维高次拉格朗日有限元方程的代数多重网格法

本文针对带有间断系数的三维椭圆问题,讨论任意四面体剖分下的二次拉格朗日有限元方程的代数多重网格法．通过分析线性和高次有限元空间之间的关系,我们给出了一种新的网格粗化算法和构造提升算子的代数途径．进一步,我们还对新的代数多重网格法给出了收敛性分析．数值实验表明这种代数多重网格法对求解二次拉格朗日有限元方程是健壮和有效的。     

非协调有限元的全塑性分析

本文采用满足相容条件的非协调有限元模型以解决全塑性分析中有限元解的数值精度问题.文中讨论了该模型适用于全塑性分析的机理和判据,还设计了一个确定塑性极限载荷的算法.     

Convergence analysis of a space-time approximation to a two-dimensional system of shallow water equations

A characteristic-Galerkin approximation of a new two-dimensional Shallow Water viscous parabolic model is presented and a semi-implicit-Lagrangian finite element scheme is used. A convergence result is proved and numerical experiments on academic tests are shown.     

Increasing accuracy and efficiency in FE computations of the Leray‐Deconvolution model

This article develops, analyzes, and tests a finite element method for approximating solutions to the Leray‐deconvolution regularization of the Navier‐Stokes equations. The scheme combines three ideas to create an accurate and effective algorithm: the use of an incompressible filter, a linearization that decouples the velocity‐pressure system from the filtering and deconvolution operations, and a stabilization that works well with the linearization. A rigorous and complete numerical analysis of the scheme is given, and numerical experiments are presented that show clear advantages of the scheme. © 2010 Wiley Periodicals, Inc. Numer Methods Partial Differential Eq 28: 720–736, 2012