有限元分层快速高精度算法

1.引言 多重网格法和区域分解法实质是有限元空间的分解,在子空间上实行逐次校正迭代或并行校正迭代。[1]对一维有限元空间,利用正交化过程,消去单元内结点,修改单元角点的基函数,提出了所谓快速高精度算法。实例表明,这一算法十分有效。本文对一般区域Ω R~d(d=1,2,3)上有限元空间进行分层正交分解,提出所谓分层快速高精度算法。     

有限元的快速高精度算法

有限元方法已广泛运用到各个领域.然而,这种方法也有它的弊病,即,如欲获得高精度,则存贮量和计算量特别地大.超收敛和外推理论能较好地解决这一问题,即可在不增加计算量和存贮量的条件下,大大提高计算精度.但是外推和超收敛理论也有弊病,外推一般只适应于线性元,最好精度为O(h~4);超收敛性结果虽好,仍然不能减少计算量和存贮量.本文提供一种新方法,可将未知数个数(结点个数)压低到最低限度,但能达到高次元的超收敛精度.     

p－version有限元的快速高精度算法

ｐ－ｖｅｒｓｉｏｎ有限元的快速高精度算法曹礼群（湘潭大学）ＴＨＥＦＡＳＴｐ－ＶＥＲＳＩＯＮＦＩＮＩＴＥＥＬＥＭＥＮＴＭＥＴＨＯＤＷＩＴＨＨＩＧＨＡＣＣＵＲＡＣＹ￥ＣａｏＬｉ－ｑｕｎ（ＸｉａｎｇｔａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｈｉｓ...     

p－version有限元的快速高精度算法

ｐ－ｖｅｒｓｉｏｎ有限元的快速高精度算法曹礼群（湘潭大学）ＴＨＥＦＡＳＴｐ－ＶＥＲＳＩＯＮＦＩＮＩＴＥＥＬＥＭＥＮＴＭＥＴＨＯＤＷＩＴＨＨＩＧＨＡＣＣＵＲＡＣＹ￥ＣａｏＬｉ－ｑｕｎ（ＸｉａｎｇｔａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｈｉｓ...     

非线性抛物积分微分方程的各向异性有限元高精度分析

本文讨论非线性抛物积分微分方程的各向异性有限元方法.在不引入真解的H1-Volterra投影的情况下得到了半离散格式下的整体超收敛.     

非线性抛物方程混合有限元方法的高精度分析

采用双线性元及零阶Raviart-Thomas元（Q₁₁+Q₁₀×Q₀₁）对非线性抛物方程讨论了一种H¹-Galerkin混合有限元方法.提出一个线性化的二阶格式,利用数学归纳法有技巧的导出了原始变量u在H¹（Ω）模意义下及流量p=▽u在L²（Ω）模意义下的O（h²+τ²）阶超逼近性质.引入一个有关初始点的时间离散方程,并利用其得到了▽ ·在L²（Ω）模意义下的O（h²+τ²）阶的超逼近结果.同时利用插值后处理技巧得到整体超收敛.最后,数值算例结果验证了理论分析（其中,h是剖分参数,τ是时间步长）.     

二维Maxwell方程组的混合有限元高精度近似

该文研究二维Maxwell方程组的混合有限元高精度近似.在均匀矩形网格上, 采用一阶Nedelec混合元空间, 有限元解经三次投影插值后, 在L\+2范数意义下, 其收敛于精确解的速度由O(h\+2)提高至O(h\+4).     

非线性发展方程的无网格比高精度有限元方法

对于几类非线性的发展型方程——非线性抛物方程、非线性Schr?dinger方程、非线性Sobolev方程、非线性双曲方程,本文从协调有限元方法、非协调有限元方法、混合有限元方法等不同角度,利用不同技巧深入系统地研究了其线性化的全离散格式的构造、无网格比约束下的超逼近和超收敛分析.     

奇异非对称两点边值问题的有限元解的整体高精度

有限元解的渐近展式是外推法的理论基础,同时也可用来研究有限元的超收敛、校正法及后验误差估计等。对于奇异系数问题,文[6]首先对线性情形f(x,u)=c(x)u+g(x),证明了均匀网格上的线性元解具有如下渐近展式:     

分布阶波方程全离散有限元方法的高精度分析新途径

本文研究了时间分布阶波方程的全离散有限元数值逼近及其高精度误差分析的新途径.首先,基于L1公式离散Caputo时间分数阶导数,构造了时间分布阶波方程的有限元全离散格式,证明了格式的无条件稳定性.然后,利用双线性元的Ritz投影算子R_h和插值算子I_h之间的高精度误差估计,再借助于插值后处理技术得到了在全离散格式下单独利用插值或投影所无法得到的超逼近和超收敛结果.进一步地,将该方法应用于变系数分布阶波方程,也证明了格式的无条件稳定性和超收敛性.最后,对一些常见的单元作了进一步探讨.     

变系数四维椭圆方程张量积矩形有限元的高精度分析

<正>1引言有限元超收敛性对于有限元实际计算的精度提高、后验误差估计和自适应计算等都有着很重要的作用,因而一直备受人们的关注.目前,关于一维、二维和三维问题的有限元超收敛研究已有许多文献[1-12].由于区域复杂性等原因,三维有限元超收敛研究相比一、二维困难很多,且目前所获结果大都是L2范数意义下的平均超收敛结果.本文将研     

一类非线性抛物方程H~1-Galerkin混合有限元方法的高精度分析

研究了非线性抛物方程的H~1-Galerkin混合有限元方法.利用双线性元及零阶RaviartThomas元,在不提高原始解正则性的前提下,创新性的使用分裂技巧等讨论了半离散格式下和Euler全离散格式下的关于原始变量u的H~1(Ω)模及流量p=▽u的H(div;Ω)模的超逼近性质.数值算例证明了理论的正确性.     

板问题三次样条有限元的超收敛及高精度组合公式

1．引言与问题提出双三次样条有限元是应用比较广泛的矩形板元之一，与其它协调元相比恻双三次Her－mite矩形元），除达到饱和精度O（h‘）外，计算量却小得多［‘］，因而受到人们的重视．目前关于这方面的研究工作已有许多［1，并但关于板弯曲问题的双三次样条有限元的超收敛结果，却尚未见到．本文应用双三次样条插值的逐项渐近展式，通过对有限元的双线性形式进行展开，得到了双三次样条有限元一、二阶偏导数的渐近展式及超收敛结果．考虑如下矩形板弯曲模型问题上述方程对应的双线性形式为对VV，VE”，满足其中，M，。为正常数，11…     

最优控制问题的有限元高精度分析及其应用 献给林群教授80华诞

本文简要回顾偏微分方程最优控制问题的有限元高精度分析和基于高精度分析的高效有限元算法的若干研究工作,包括椭圆型方程、抛物型方程最优控制问题的有限元超收敛,椭圆型方程、Stokes方程最优控制问题的混合有限元超收敛,以及基于高精度分析的后验误差估计和自适应有限元方法及有限元外推和校正.本文对近年来上述研究进展进行综述,并展望拟开展的研究工作.     

EFK方程一个新的低阶非协调混合有限元方法的高精度分析

对Extended Fisher-Kolmogorov(EFK)方程,利用EQ_1~(rot)元和零阶RaviartThomas(R-T)元建立了一个新的非协调混合元逼近格式.首先,证明了半离散格式逼近解的一个先验估计并证明了逼近解的存在唯一性.在半离散格式下,利用上述两种元的高精度分析结果以及这个先验估计,在不需要有限元解u_h属于L~∞的条件下,得到了原始变量u和中间变量v=-?u的H~1-模以及流量p=u的(L~2)~2-模意义下O(h~2)阶的超逼近性质.同时,借助插值后处理技术,证明了上述变量的具有O(h~2)阶的整体超收敛结果.其次,建立了一个新的线性化向后Euler全离散格式并证明了其逼近解的存在唯一性.另一方面,通过对相容误差和非线性项采取与传统误差分析不同的新的分裂技巧,分别导出了以往文献中尚未涉及的关于u和v在H~1-模以及p在(L~2)~2-模意义下具有O(h~2+τ)阶的超逼近性质,进一步地,借助插值后处理技术,得到了上述变量的整体超收敛结果.这里h和τ分别表示空间剖分参数和时间步长.最后,给出了一个数值算例,计算结果验证了理论分析的正确性.     

2-维Ginzburg-Landau方程的一种混合有限元方法的高精度分析

针对2-维Ginzburg-Landau方程,采用EQ_1~(rot)非协调元及零阶RaviartThomas元讨论了一种混合有限元方法.在半离散格式和线性化的Euler格式下,分别有技巧的导出了原始变量u在H~1能量模意义下及流量■在L~2模意义下的O(h~2+τ~2)阶的超逼近性质.给出一个数值算例验证了理论结果的正确性.     

非结构网格上一种新型的高分辨率高精度无波动的有限元格式

在非结构网格上构造出无波动无自由参数耗散性有限元格式 ,即NND有限元格式 .通过若干个典型二维跨音速和超音速可压缩无粘定常流动的算例证明这确是一个高精度的 ,对激波具有高分辨率的无波动的新型有限元格式 .特别与网格自适应相结合 ,可得到十分满意的结果     

从圆周率计算到有限元外推技术

有限元方法是科学工程计算中备受欢迎的方法,而外推技术又在其它领域中证明是提高计算精度、节省计算量的强有力技术.可是,几十年来由于种种原因,有限元的外推被认为是不可思议的,直到1980年前后由国内一些人的工作开始才改变了这个传统观点.得到出人意料的结果.本文从圆周率计算开始介绍什么是外推技术,由浅入深,直至到最后介绍有限元外推理论的最新结果,力求浅显易懂.     

求解微分方程反问题的有限元技术

§1.引言随着科学技术的不断发展,微分方程反问题愈来愈引起人们的关注.在控制、识别,遥感、资源勘探、大气测量、生物器官性态分析、疾病诊断、量子力学等领域,都归结出大量的微分方程反问题.所谓的微分方程反问题是指那些在正问题中某一个或几个原来的已知量,现在变为未知,而原问题的未知量可能仍是未知的,我们只知道与这些未知量有关的某些附加信息.用方程、定解条件与附加的某些其他条件来确定这些未知量.     

高精度参数估计问题

对高精度参数的估计问题进行了研究.在观测数据无误差的情况下,将微分方程组转化为线性方程组,利用矩阵的奇异值分解给出了参数的最优解.在有观测数据误差的情况下,采用高斯-牛顿迭代法进行求解,给出了改进的高斯-牛顿法和阻尼最小二乘算法;通过灰色估计法给出了模型的初始解,通过微分方程数值解法计算模型迭代过程中误差和偏导数.最后,通过对迭代过程中的状态变量引入误差项,导出了基于总体最小二乘的高斯-牛顿迭代法,从系统的角度解决了观测时间有误差下的参数估计问题.