抛物方程的非协调类Wilson元超收敛性分析和外推

本文主要研究类Wilson元对抛物方程的逼近.当问题的解u∈H3(Ω)及u∈H4(Ω)时,利用该元的非协调误差在能量模意义下分别可以达到O(h2)和O(h3)比其插值误差高一阶这一特殊性质,运用对时间t的导数转移技巧,再结合双线性元的高精度分析及插值后处理技术,导出了O(h2)阶超逼近性质和整体超收敛.进一步地,通过构造了一个新的外推格式,得到了具有更高精度O(h3)阶的外推结果.     

双曲积分微分方程类Wilson非协调元的超收敛和外推

将类Wilson非协调元方法应用于半离散格式下双曲积分微分方程的逼近.当问题的精确解u∈H3(Ω)/H4(Ω)时,利用该单元相容误差在能量范数意义下可达到O(h2)/O(h3)阶(比其插值误差高一阶/两阶)的特殊性质,并结合双线性元的高精度分析和插值后处理技巧,得到了与以往文献中双线性元完全相同的O(h2)阶的超逼近性质和整体超收敛结果.进而,通过构造一个新的外推格式导出了具有三阶精度的外推解.     

抛物积分微分方程非协调类Wilson元的整体超收敛和外推

本文研究了类Wilson元对抛物积分微分方程的逼近的问题.利用当u∈H3(Ω)/ H4(Ω)时,该元的非协调误差在能量模意义下可以达到O(h2)/O(h3)这一性质,并运用对时间t的导数转移技巧,结合双线性元的高精度结果及插值后处理技术,获得了O(h2)阶的超逼近和整体超收敛结果,最后,通过构造新的合适的外推格式,得到了具有更高精度O(h3)阶的近似解.     

非线性抛物积分微分方程的类Wilson非协调元分析

在半离散和全离散格式下讨论非线性抛物积分微分方程的类Wilson非协调有限元逼近.当问题的精确解u∈H3(Ω)/H4(Ω)时,利用该元的相容误差在能量模意义下可以达到O(h2)/O(h3)比其插值误差高一阶和二阶的特殊性质,再结合协调部分的高精度分析及插值后处理技术,并借助于双线性插值代替传统有限元分析中不可缺少的Ritz-Volterra投影导出了半离散格式下的O(h2)阶超逼近和超收敛结果.同时分别得到了向后Euler全离散格式下的超逼近性和Crank-Nicolson全离散格式下的最优误差估计.     

一类非线性四阶双曲方程一个低阶混合元方法的超收敛分析

对一类非线性四阶双曲方程利用双线性元Q_(11)给出一个低阶混合元逼近格式.利用双线性元的高精度结果,关于时间t的导数转移技巧,插值与投影相结合的思想及分裂技术,在半离散格和全离散式下,分别导出原始变量u和中间变量v=-?u在H~1模意义下具有O(h~2)/O(h~2+τ~2)阶的超逼近性质.与此同时,借助插值后处理技术,证明在H1模意义下具有O(h~2)/O(h~2+τ~2)阶的整体超收敛结果.这里,h和τ分别表示空间剖分参数和时间剖分参数.     

非线性四阶双曲方程低阶混合元方法的超收敛分析

对一类非线性四阶双曲方程利用双线性元Q_(11)及Q_(01)×Q_(10)元给出了一个低阶混合元格式.基于上述两个单元的高精度结果,采用插值和投影相结合的方法,利用对时间t的导数转移技巧,借助插值后处理技术,在半离散格式下导出了原始变量u和中间变量u=-△u在H~1模意义下及流量p=-▽u在(L~2)~2模意义下具有O(h~2)阶的超逼近和超收敛结果.与此同时,在全离散格式下,证明了u和v在H~1模意义下及p在(L~2)~2模意义下单独利用插值或投影所无法得到的具有O(h~2+(△t)~2)阶的超逼近和超收敛结果.     

黏弹性方程的Wilson元收敛性分析

对一类黏弹性方程利用Wilson元提出新的半离散和全离散逼近格式.基于单元的性质,通过定义新的双线性型,在不需要外推和插值后处理技术的前提下,分别得到了比传统的H~1-范数更大的模意义下相应的O(h~2)阶和O(h~2+τ~2)阶的误差分析结果,正好比通常的关于Wilson元的误差估计高出一阶.这里,h,τ表示空间剖分参数和时间步长.     

粘弹性方程类Wilson元的整体超收敛和外推

本文借助双线性元积分恒等式技巧,对粘弹性方程的类Wilson元解进行了高精度分析.通过证明类 Wilson元的非协调误差在矩形网格下可以达到O(h3)这一独特性质及利用插值后处理技术给出了H1模意义下O(h2)阶的超逼近和整体超收敛结果.进而通过构造合适的外推格式,得到具有更高阶O(h3)精度的数值逼近解.     

一类非线性四阶双曲方程扩展的混合元方法的超收敛分析

对一类非线性四阶双曲方程利用双线性元Q_(1)及Nedelec's元建立一个扩展的协调混合元逼近格式.首先证明了逼近解的存在唯一性.其次,基于上述两个单元的高精度结果,给出了插值和投影之间的误差估计,再利用对时间t的导数转移技巧和插值后处理技术,在半离散和全离散格式下分别导出了原始变量u和中间变量v=-△u在H~1模及中间变量q=▽u,σ=-▽(△u)在(L~2)~2模意义下单独利用插值和投影所无法得到的具有O(h~2)和O(h~2+τ~2)阶的超收敛结果.最后通过数值算例,表明逼近格式是行之有效的.这里,h和τ分别表示空间剖分参数及时间步长.     

抛物型积分微分方程新混合元格式的超逼近分析

基于双二次元及其梯度空间,建立了抛物型积分微分方程的一种新混合有限元逼近格式.在不需要Ritz-Volterra投影的前提下,直接利用双二次元插值的高精度结果及关于时间变量的导数转移技巧,在半离散格式下,得到了原始变量u和中间变量p=▽u+integral from n=0 to t▽u(s)ds分别关于H~1模和L~2模的O(h~4)阶超逼近结果,相比插值误差估计,提高了二阶精度.与此同时,对向后Euler格式,导出了u和p分别在H~1模与L~2模意义下的O(h~4+τ)阶超逼近;对Crank-Nicolson-Galerkin格式,在L~2模意义下证明了u和p分别具有O(h~4+τ~2)和O(h~3+τ~2)阶的超逼近性质.其中,h,τ分别表示空间剖分参数和时间步长,t代表时间变量.     

Superconvergence analysis and extrapolation of quasi-Wilson nonconforming finite element method for nonlinear Sobolev equations

Quasi-Wilson nonconforming finite element approximation for a class of nonlinear Sobolev equa-tions is discussed on rectangular meshes. We first prove that this element has two special characters by novel approaches. One is that (▽h ( u-Ihu )1, ▽hvh) h may be estimated as order O ( h2 ) when u ∈ H3 (Ω), where Ihu denotes the bilinear interpolation of u , vh is a polynomial belongs to quasi-Wilson finite element space and ▽h denotes the piecewise defined gradient operator, h is the mesh size tending to zero. The other is that the consistency error of this element is of order O ( h2 ) /O ( h3 ) in broken H 1-norm, which is one/two order higher than its interpolation error when u ∈ H3 (Ω) /H4 (Ω). Then we derive the optimal order error estimate and su- perclose property via mean-value method and the known high accuracy result of bilinear element. Furthermore, we deduce the global superconvergence through interpolation post processing technique. At last, an extrapola- tion result of order O ( h3 ), two order higher than traditional error estimate, is obtained by constructing a new suitable extrapolation scheme.     

一类分数阶常微分方程初值问题的预校算法

利用Caputo导数的性质和二次多项式插值逼近,导出了分数阶二次多项式插值逼近隐式算法的完整计算公式,证明了其整体误差估计为O(hβ),β=min{2+α,3};在此基础上,构造了一类求解分数阶常微分方程初值问题的新的预校算法, 证明了其整体误差估计为 O(hγ),γ=min{2α,2+α,3},并通过数值实例得以验证.     

各向异性网格下Bogner-Fox-Schmit元的超收敛

1引言 有限元超收敛的研究已有三十多年的历史,至今为止已取得了丰富的成果,可见[3],[18],[10],[6],[5]以及[17].1981年,陈传淼(见[2]345-372页)考虑了四阶板问题有限元解的超收敛性,得到了高一阶的超收敛结果.1995年,林群和罗平[8]用积分恒等式技巧再次研究这个问题,在均匀矩形网格的条件下,得到了更好的结论,有限元解与有限元插值函数之间的误差在H2范数下,有高二阶的超收敛.     

A NONCONFORMING QUADRILATERAL FINITE ELEMENT APPROXIMATION TO NONLINEAR SCHRDINGER EQUATION

In this article, a nonconforming quadrilateral element(named modified quasiWilson element) is applied to solve the nonlinear schr¨odinger equation(NLSE). On the basis of a special character of this element, that is, its consistency error is of order O(h~3) for broken H1-norm on arbitrary quadrilateral meshes, which is two order higher than its interpolation error, the optimal order error estimate and superclose property are obtained. Moreover,the global superconvergence result is deduced with the help of interpolation postprocessing technique. Finally, some numerical results are provided to verify the theoretical analysis.     

Unconditional Superconvergent Analysis of Quasi-Wilson Element for Benjamin-Bona-Mahoney Equation

This article aims to study the unconditional superconvergent behavior of nonconforming quadrilateral quasi-Wilson element for nonlinear Benjamin Bona Mahoney (BBM) equation. For the generalized rectangular meshes including rectangular mesh, deformed rectangular mesh and piecewise deformed rectangular mesh, by use of the special character of this element, that is, the conforming part (bilinear element) has high accuracy estimates on the generalized rectangular meshes and the consistency error can reach order $O(h^2)$, one order higher than its interpolation error, the superconvergent estimates with respect to mesh size $h$ are obtained in the broken $H^1$-norm for the semi-/ fully-discrete schemes. A striking ingredient is that the restrictions between mesh size $h$ and time step $\tau$ required in the previous works are removed. Finally, some numerical results are provided to confirm the theoretical analysis.     

THE OPTIMAL ORDER ERROR ESTIMATES FOR FINITEELEMENT APPROXIMATIONS TO HYPERBOLIC PROBLEMS

In this paper, the linear finite element approximation to the positive and symmetric,linear hyperbolic systems is analyzed and an O(h^2) order error estimate is established under the conditions of strongly regular triangulation and the H^3-regularity for the exact solutions. The convergence analysis is based on some superclose estimates derived in this paper. Our method and result here are also applicable to general hyperbolic problems.Finally, we discuss the linearized shallow water system of equations.     

广义神经传播方程一个新的超收敛估计及外推

主要目的是研究双线性元对一类非线性广义神经传播方程的逼近.并利用积分恒等式及插值后处理技巧,导出H~1模及L~2模意义下的超逼近性和超收敛结果.同时,通过构造一个新的外推格式,得到了与线性问题精度完全相同的外推结果,进一步拓宽了双线性元的应用范围.     

非线性双相滞热传导方程的新混合元超收敛分析

针对非线性双相滞热传导方程,建立了一种自由度少且自然满足B-B条件的新混合元逼近格式.在半离散格式下,基于双线性元的高精度结果,分别导出了原始变量的H~1模及中间变量的L~2模的超逼近性质,进而,借助于插值后处理算子,得到了原始及中间变量比传统误差高一阶的整体超收敛结果.