椭圆型问题一类广义差分法的L~2模误差估计

1.引 言 广义差分法作为处理偏微分方程的离散技术,能够保持质量,动量,能量等物理量的守恒.广义差分法（有些文献称为box method[3];finite volume element method[4],[5],[6]）利用在对偶剖分体积单元积分原始方程,并将近似解限制于某一有限元空间而得到离散方程.因此,它在局部区域保持了原始方程的物理守恒性和其他重要特性.从而被广泛地应用于数值求解数学物理方程,特别是计算流体力学和热传导问题[11]. 对广义差分法的研究已有许多文献,专著[10]有详细的介绍.早期的工作主要考虑标准的重心对偶剖分.近年来Cai et,al[4],[5],[6],在某些假定下对较一般的对偶剖分给出了能量模误差估计,Huang and Xi[9]去掉了文献[6]中的这些限制.Chou,Li[8]和Li,     

抛物方程的基于BB型对偶剖分的有限体积元法

本文讨论了抛物方程的基于三角形剖分和BB型对偶剖分的有限体积元法,给出了半离散及全离散有限体积元格式的最佳阶L2和H1误差估计.     

解Stokes方程的一种无散稳定二次有限体积法格式

在三角形网格上构造了一种求解Stokes方程的Lagrange二次有限体积法格式.取连续的二次有限元空间与间断的线性有限元空间分别作为Stokes方程的速度项与压力项的试探空间,从而保证了离散方程的速度解在宏元三角形单元上满足局部质量守恒性,且有限元空间对自然满足所谓的inf-sup条件.采用特殊的有限体积法映射与对偶剖分,求解Stokes方程的Lagrange二次有限体积法格式等价于相对应的有限元法格式,因此确保了有限体积法格式的无条件(无需约束三角形网格的几何形状)稳定性和关于速度项的最优阶H1范数的误差估计.最后,数值实验展示了理论结果的正确性以及有限体积法的数值模拟在计算流体力学中的有效性.     

线性抛物方程的变网格各向异性双线性有限元方法

通过利用各向异性双线性元矩形剖分,结合变网格有限元思想,导出了线性抛物方程的全离散变网格各向异性双线性元有限元格式,并给出其L2模误差估计.     

一类与BB型对偶剖分相关的广义差分格式

豆引言考虑二阶椭圆方程的边值问题〔,a.an.a.＆t-。^D一[六（a于）十十…于）」一八x,y）,（x,y）En,（1.1）J“山一而“av”-av”。。、一、。。,\一·。·---,l。。、____（.2）LU一0,（J,y）E厂一go,其中D是多边形区域,厂一JD为0的边界,f（x,y）为o上的已知函数/三L‘（0）,系数a—a（xJ）充分光滑,且存在常数7>O,使得以X,y）>/,对任意（X,y）ED.文[1],[2]已系统地研究了求解口.1）,（l.2）的广义差分法.广义差分法的基本思想是对求解区域0作三角形剖分TA及其对偶剖分T;,然后构造T^上的试探函数空间U。（有限元空间）和耳上的…     

粒子输运方程的子网格平衡格式的稳定性和收敛性

本文研究四边形网格上求解粒子输运方程的有限体积格式,其中角方向变量采用离散纵标(Sn)方法,空间离散采用子网格平衡(SCB)格式.利用能量估计方法,证明了在正交网格上该格式的稳定性和离散解的收敛性.数值实验结果验证了格式的稳定性和离散解的收敛性.     

带第三类边界条件的椭圆型方程的广义Galerkin方法

§1 引言 文[1]和[2]讨论了带第一类边界条件的二阶椭圆型方程的广义差分法(即广义Galerkin方法)。本文主要讨论带第二、三类边界条件的二阶椭圆型方程的广义Galerkin方法,就试探函数空间为分片线性函数,检验函数空间为分片常数的情形,对三角部分证明了广义Galerkin解的存在唯一性,并得到了收敛阶的估计。     

非一致抛物型方程的广义解

<正> 自从五十年代以来,有很多文献(例如见[1—8])研究了一致椭圓和抛物型方程广义解的性质.广义解的Holder连续性、存在性和唯一性都解决得很好.对一致椭圆型方程作出的许多结果也平行地推广到非一致椭圆型方程的广义解.但是对非一致抛物型方程仍很少讨论,本文将就这一论题作一点讨论. 下面证明的定理1保证了非一致抛物型方程广义解的有界性;定理2和3分别给出     

n维矩形域上椭圆问题有限元单方向外推

1 引言 Richardson外推应用于椭圆偏微方程边值问题有限元法始于1978年(见[1],并于1983年在理论研究方面取得突破性进展(见[2]).自那以后有限元外推得到迅速发展,成为一个富于竞争的国际性研究课题(见[3],[4],[5]及其所列参考文献).但是通常的有限元外推需同时在每一个方向上分半加密网格,因此,对n维问题,细网格的结点数是粗网格的2~n倍,结果当n较大时(高维问题),细网格上的计算工作量十分庞大.为了克服这个缺点,发展了有限元单方向外推.对Poisson方程边值问题,[6]研究了2维矩形域上双线性有限元解的单方向外推,[7]研究了3维矩形域上三线性有限元单方向外推必须的插值渐近展开式,[8]研究了n维矩形域上n线性有限元解的区域分裂外推.本文旨在研究n维矩形域上Poisson方程边值问题及其对应的本征值问题n线性有限元解的单方向外推.始终假设本文出现的函数u是连续的.     

《数值计算与计算机应用》2021年第42卷第4期摘要

潘佳佳,李会元,二阶椭圆问题的弱迦辽金四边形谱元方法[J].数值计算与计算机应用,2021,42(4):303-322.摘要:本文对二阶椭圆方程特征值问题的弱伽辽金谱元方法开展相关数值研究.与弱有限元方法类似,弱伽辽金谱元方法的逼近函数空间包括各个单元上的独立内部分量、并辅以各单元边界分量作为单元与单元间的联系.本文聚焦任意凸四边形网格剖分下的弱伽辽金四边形谱元方法,弱逼近函数中的各内部分量与边界分量分别由参考正方形单元与参考单元边界上的正交多项式通过双线性变换来构造;而弱梯度逼近空间则由参考正方形上的正交多项式通过Piola变换构造.在此基础上,本文提出了二阶椭圆方程特征值问题的弱伽辽金四边形谱元方法逼近格式和实现算法,并通过对离散弱梯度核空间的系统研究。     

Stokes问题的杂交-混合有限元分析

本文发展Stokes问题的一个四变量杂交-混合变分方程：应力-速度-压力-拉格朗日乘子．然后发展其有限元方法：对应四变量分别用间断型Raviart—Thomas最低阶元，分片常数元，连续线性元和连续线性元的迹空间．我们获得了稳定性和最优误差界．通过后处理办法，我们得到一个适合于计算的速度-压力格式，该格式可视为“Mini”元方法的一个变形(本文格式中引入了局部投影算子)．然而，本文格式关于压力具有“超收敛”结果：得到了压力关于H^1-范的误差界O(h)．     

多孔介质二相驱动问题一种修正特征有限元方法的迭代解法及其收敛性分析

0 引言 多孔介质二相驱动问题的数学模型是由压力方程与浓度方程组成的偏微分方程组的初边值问题.关于该问题的数值解问题,已有大量的文献.为了得到最优的L~2-模误差估计,好多方法用混合元方法解压力方程.我们知道,混合元法得到的方程组系数矩阵是非正定的,从而解混合元比解标准元要困难得多,虽然许多人研究了混合元方法的求解问题,但到目前为止,还没有看到令人满意的好的算法.为了避开对混合元的求解,著名学者T.F.Russell考虑了用标准有限元方法解压力方程,用特征有限元方法解浓度方程的求解方法及其迭代解法,对只有分子扩散的二相驱动问题得到了最优的L~2模误差估计,对有机械弥散的一般二相驱动问题得不到最优的L~2模误差估计,同时在收敛性证明中要求压力有限元空间的指数至少是二.     

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.     

A POSTERIORI ERROR ESTIMATES OF FINITE ELEMENT METHOD FOR PARABOLIC PROBLEMS

1IntroductionThebase0fadaPtivecomputing0ffiniteelementmethodisap0steri0rierr0restimates.I.Babuskaisthepioneerinthisfields.Manytechniquesaredevel0pedtoobtainaposteri0rierrorestimators.See[1-3,7-8,19-201.Theyaremainlybased0nthejumps0fthederiva-tivesontheboundariesoftl1eelel11elltandtheresidualintheelemellts.Recelltresultssh0wthatthereareveryclosedrelatiollsbetweellasymptoticexactap0steri0rierrorestimatesandsuperc0nvergence-SeealsoQ.Linetal.[11-13],andChen-Huang['].Therehasbeenmuchprogressill…     

A Sequential Least Squares Method for Elliptic Equations in Non-Divergence Form

We develop a new least squares method for solving the second-order elliptic equations in non-divergence form. Two least-squares-type functionals are proposed for solving the equation in two sequential steps. We first obtain a numerical approximation to the gradient in a piecewise irrotational polynomial space. Then together with the numerical gradient, we seek a numerical solution of the primitive variable in the continuous Lagrange finite element space. The variational setting naturally provides an a posteriori error which can be used in an adaptive refinement algorithm. The error estimates under the $L^2$ norm and the energy norm for both two unknowns are derived. By a series of numerical experiments, we verify the convergence rates and show the efficiency of the adaptive algorithm.     

A FINITE VOLUME ELEMENT METHOD FOR THERMAL CONVECTION PROBLEMS

Consider the finite volume element method for the thermal convection problem with the infinite Prandtl number. The author uses a conforming piecewise linear function on a fine triangulation for velocity and temperature, and a piecewise constant function on a coarse triangulation for pressure. For general triangulation the optimal order H^1 norm error estimates are given.     

Gevrey空间中抽象柯西-柯瓦列夫斯卡娅定理:能量方法

本文研究了非线性柯西问题的适定性问题.利用经典的能量法和抽象柯西-柯瓦列夫斯卡娅定理,得到非线性柯西问题在Gevrey空间中是适定的.推广了已有文献在非线性柯西问题适定性方面的研究.     

High frequency scattering by convex curvilinear polygons

We consider the scattering of a time-harmonic acoustic incident plane wave by a sound soft convex curvilinear polygon with Lipschitz boundary. For standard boundary or finite element methods, with a piecewise polynomial approximation space, the number of degrees of freedom required to achieve a prescribed level of accuracy grows at least linearly with respect to the frequency of the incident wave. Here we propose a novel Galerkin boundary element method with a hybrid approximation space, consisting of the products of plane wave basis functions with piecewise polynomials supported on several overlapping meshes; a uniform mesh on illuminated sides, and graded meshes refined towards the corners of the polygon on illuminated and shadow sides. Numerical experiments suggest that the number of degrees of freedom required to achieve a prescribed level of accuracy need only grow logarithmically as the frequency of the incident wave increases.     

RECOVERY BASED FINITE ELEMENT METHOD FOR BIHARMONIC EQUATION IN 2D

We design and numerically validate a recovery based linear finite element method for solving the biharmonic equation.The main idea is to replace the gradient operator▽on linear finite element space by G(▽)in the weak formulation of the biharmonic equation,where G is the recovery operator which recovers the piecewise constant function into the linear finite element space.By operator G,Laplace operator△is replaced by▽·G(▽).Furthermore,the boundary condition on normal derivative▽u-n is treated by the boundary penalty method.The explicit matrix expression of the proposed method is also introduced.Numerical examples on the uniform and adaptive meshes are presented to illustrate the correctness and effectiveness of the proposed method.