K－网格上有限元的超收敛性及渐近准确的后验误差估计

Ｋ－网格上有限元的超收敛性及渐近准确的后验误差估计黄云清，陈艳萍（湘潭大学数学系）ＴＨＥＳＵＰＥＲＣＯＮＶＥＲＧＥＮＣＥＡＮＤＡＳＹＭＰＴＯＴＩＣＡＬＬＹＥＸＡＣＴＡＰＯＳＴＥＲＩＯＲＩＥＲＲＯＲＥＳＴＩＭＡＴＥＯＦＴＨＥＦＩＮＩＴＥＥＬＥＭＥＮＴＯ...     

双奇次有限元的渐近准确误差估计

§1.引言 近年来自适应有限元方法无论在数学理论还是在实际应用方面都已得到迅速发展.I.Babuska 等首先提出了双线性单元(p=1)的h型自适应方法.此后作者与Babuska又发展了双二次单元(p=2)的h型自适应方法并进行了一系列数值计算.这些成果已被应用于美国马里兰大学的自适应有限元程序FEARS中.自适应方法的基础在于对有限元近似解作后验误差估计,这些估计应是便于计算的.作者在[5]中已对任     

自适应有限元和后验误差估计——渐近准确估计

在[7]中,作者讨论了有限元误差的1-模等价估计.本文是[7]的继续,给出一种自适应有限元计算中误差的1-模渐近准确估计,即对于误差的1-模||e||_1,Ω给出可计算的估计量?,当||e||_1,Ω→0时,成立?/||e||_1,Ω→1. 本文将沿用[7]中的定义及符号.     

有限元的渐近准确误差估计和局部超收敛性

[1—3]曾系统讨论有限元的局部(内部)超收敛理论,指出:一个局部区域只要剖分好而且解光滑,那么有限元逼近在该区域就有超收敛性。Babuska曾讨论某几种有限元的后验估计和渐近误差估计,但这些可算的后验估计量(也叫误差指示子error estima-tor)表达式复杂,计算麻烦,作自适应处理并不方便。实际上,后验估计与局部超收敛性有着天然的联系。本文证明,凡是有超收敛性的地方都可进行渐近准确误差估计,这种可     

一维有限元的h-p方法的后验误差估计

有限元的h-p方法,是指在增加有限元空间的维数时,既加密某些单元的网格,同时也增加某些单元的次数.对h-p方法,人们希望得到O(h~mp~(-n))(m,n>0)形状的误差估计.这种误差估计的结果包括了对传统的h方法以及p方法的结果.关于h-p方法的     

自适应有限元和后验误差估计——等价估计

近年来,自适应有限元计算得到了广泛的研究.后验误差估计是实现自适应计算的基础.70年代末,I. Babuska和 W.Rheinboldt给出了建立等价后验估计的一般原则和方法,在一维情形给出了完整的结果.80年代初,I.Babuska和A.Miller对平面弹性问题正方形双线性元,给出了一种后验估计的方法,并证明了其等价性和渐近准确     

达尔文模型的有限元后验误差估计

在三维有界单连通区域里,当没有高频现象或电流变化不快时,达尔文模型是麦克斯韦方程组的-个很好的逼近模型.本文考虑达尔文模型的自适应算法,这种方法以有限元后验误差分析为理论基础.本文提供了基于后验误差估计子的上界估计.     

有限元线法的误差估计

有限元线法(FEMOL)是近年来由英国伦敦中心理工学院Sir G.Cayley研究所和清华大学土木系共同提出并发展起来的,以常微分方程求解器为支撑软件的新型半离散数值方法。该方法简便、灵活,对区域的适应性较强。大量的数值试验结果表明,它具有较高的精度。它兼有有限元法,线法、有限条法以及康托洛维奇法等的一些特点和优点,行之有效。本文拟对该法作一些理论分析,证明半离散常微分方程组解的存     

Wilson元插值误差渐近估计

Wilson元是工程界常用的一种有限元计算方法,但在理论分析中插值误差估计的常数只知道存在,不知道具体值.本文给出了在L~2、H~1范数意义下Wilson元在参考单元和一般单元上插值误差渐近估计,导出了主要常数.这种精确的估计为有限元后验误差估计和自适应计算提供保障.     

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 POSTERIORI ESTIMATOR OF NONCONFORMING FINITE ELEMENT METHOD FOR FOURTH ORDER ELLIPTIC PERTURBATION PROBLEMS

In this paper, we consider the nonconforming finite element approximations of fourth order elliptic perturbation problems in two dimensions. We present an a posteriori error estimator under certain conditions, and give an h-version adaptive algorithm based on the error estimation. The local behavior of the estimator is analyzed as well. This estimator works for several nonconforming methods, such as the modified Morley method and the modified Zienkiewicz method, and under some assumptions, it is an optimal one. Numerical examples are reported, with a linear stationary Cahn-HiUiard-type equation as a model problem.     

稳态Poisson-Nernst-Planck方程的残量型后验误差估计

针对稳态的Poisson-Nernst-Planck方程研究了一种残量型的后验误差估计子,对方程的两个解-浓度和电势,都分别给出了上界和下界估计.数值实验表明,基于这种后验误差估计子构造的自适应有限元算法对于稳态的Poisson-Nernst-Planck方程是有效的.     

二维发展型对流占优扩散方程的FD-SD法的后验误差估计

引言 对流占优扩散问题是流体力学中一个典型的模型问题,对其数值求解始终是众多学者相当关心的课题．［１１］中指出,即使对于线性问题,通常其解在外流边界附近也会产生剧烈变化．倘若在内流边界上所给出的边值函数存在不连续点时,则在沿过此不连续点的特征线（流线）附近会出现断层．因此在数值求解对流占优扩散问题时,尽管标准有限元法具有高阶精度,但常产生数值剧烈振荡Ｓ而古典人工粘性Ｇａｌｅｒｋｉｎ法虽具有较好的稳定性,但仅具有一阶精度．流线扩散法（Ｓｔｒｅａｍｌｉｎｅ　 Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄ,简称 ＳＤ…     

A UNIFIED A POSTERIORI ERROR ANALYSIS FOR DISCONTINUOUS GALERKIN APPROXIMATIONS OF REACTIVE TRANSPORT EQUATIONS

Four primal discontinuous Galerkin methods are applied to solve reactive transportproblems, namely, Oden-Babuska-Baumann DG (OBB-DG), non-symmetric interior penaltyGalerkin (NIPG), symmetric interior penalty Galerkin (SIPG), and incomplete interiorpenalty Galerkin (IIPG). A unified a posteriori residual-type error estimation is derivedexplicitly for these methods. From the computed solution and given data, explicit esti-mators can be computed efficiently and directly, which can be used as error indicators foradaptation. Unlike in the reference [10], we obtain the error estimators in L~2 (L~2) norm byusing duality techniques instead of in L~2 (H~1) norm.     

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.     

A POSTERIORI ERROR ESTIMATE OF OPTIMAL CONTROL PROBLEM OF PDE WITH INTEGRAL CONSTRAINT FOR STATE

In this paper, we study adaptive finite element discretization schemes for an optimal control problem governed by elliptic PDE with an integral constraint for the state. We derive the equivalent a posteriori error estimator for the finite element approximation, which particularly suits adaptive multi-meshes to capture different singularities of the control and the state. Numerical examples are presented to demonstrate the efficiency of a posteriori error estimator and to confirm the theoretical results.