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反应扩散偏微分方程的体表面虚元法:分析和应用。 (英语) Zbl 07708276号

概述:体块-表面偏微分方程(BS-PDEs)广泛应用于细胞、发育和植物生物学以及工程和材料科学等领域。在三维空间(3D)中,BS-PDE的新数值方法是稀疏的。在这项工作中,我们提出了一种用于块-表面反应扩散系统的块-表面虚拟元方法(BS-VEM),这是一种三维半线性抛物型BS-PDE。与之前在二维空间(2D)中的研究不同,三维体是用一般多面体近似的,其外表面构成了曲面的平面多边形近似。因此,该方法仅限于几何误差不占主导地位的最低阶情况。BS-VEM保证了多面体方法的所有优点,例如容易生成网格和在一般几何体上快速组装矩阵。这些优势比2D更具相关性。尽管允许一般的多面体、一般的非线性反应动力学和一般的表面曲率,但该方法仅依赖于节点值,而不需要通常与一般反应动力学的求积相关的额外评估。后者在3D中尤其昂贵。本研究中实现的BS-VEM保持了空间二阶最优收敛性。

MSC公司:

65-XX岁 数值分析
35K57型 反应扩散方程
65个M12 含偏微分方程初值和初边值问题数值方法的稳定性和收敛性
65岁15岁 涉及PDE的初值和初边值问题的误差界
65平方米 涉及偏微分方程的初值和初边值问题的线方法
65M50型 涉及偏微分方程初值和初边值问题数值解的网格生成、细化和自适应方法
65M60毫米 涉及偏微分方程初值和初边值问题的有限元、Rayleigh-Ritz和Galerkin方法
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全文: 内政部

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