×

分布源非自治抛物问题的自适应时空有限元方法。 (英语) Zbl 1508.65130号

摘要:我们在完全非结构化的简单时空网格上考虑局部稳定的协调有限元格式,用于数值求解可能在空间和时间上不连续的变系数抛物型初边值问题。也允许分配来源。不连续系数、非光滑边界、不断变化的边界条件、非光滑或不相容的初始条件以及非光滑右手边都可能导致非光滑解。我们给出了低正则解的新的先验和后验误差估计。为了避免在执行均匀网格细化时出现收敛速度降低的情况,我们还考虑了基于残差后验误差指标和泛函后验误差估计器的自适应细化过程。然后,利用时空代数多重网格预处理的GMRES求解庞大的时空有限元方程组。特别是在4d时空情况下,同步时空并行化可以大大减少计算时间。我们给出并讨论了几个具有不同正则性特征的例子的数值结果。

MSC公司:

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
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
65岁15岁 涉及PDE的初值和初边值问题的误差界
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
2005年5月 并行数值计算
35K20码 二阶抛物型方程的初边值问题
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用

参考文献:

[1] R.Anderson、J.Andrej、A.Barker、J.Bramwell、J.-S.Camier、J.Cerveny V.Dobrev、Y.Dudouit、A.Fisher、T.Kolev、W.Pazner、M.Stowell、V.Tomov、I.Akkerman、J.Dahm、D.Medina和S.Zampini,MFEM:模块化有限元库,预印本(2019),https://arxiv.org/abs/1911.09220; 出现在计算中。数学。申请。
[2] R.E.Bank、P.S.Vassilevski和L.T.Zikatanov,时空离散的任意维对流扩散格式,J.Compute。申请。数学。310 (2017), 19-31. ·Zbl 1348.65139号
[3] M.Behr,有限元模拟中的单纯形时空网格,国际。J.数字。方法流体57(2008),第9期,1421-1434·Zbl 1145.65070号
[4] J.Bergh和J.Löfström,插值空间。简介,格兰德伦数学。威斯。柏林施普林格223号,1976年·兹伯利0344.46071
[5] D.Braess,有限元。Theorie,schnelle Löser und Anwendungen in der Elastizitätstheorie,第5版修订版,施普林格-斯佩克特伦出版社,柏林,2013年·Zbl 1264.65189号
[6] S.C.Brenner和L.R.Scott,《有限元方法的数学理论》,第三版,文本应用。数学。纽约斯普林格,2008年·Zbl 1135.65042号
[7] M.Carraturo、C.Giannelli、A.Real和R.Vázquez,《适当分级的THB样条精化和粗化:对加法制造过程进行自适应等几何分析》,计算。方法应用。机械。工程348(2019),660-679·Zbl 1440.74379号
[8] C.Carstensen、M.Feischl、M.Page和D.Praetorius,自适应公理,计算。数学。申请。67(2014),第6期,1195-1253·Zbl 1350.65119号
[9] P.G.Ciarlet,《椭圆型问题的有限元方法》,北荷兰,阿姆斯特丹,1978年·Zbl 0383.65058号
[10] P.G.Ciarlet,椭圆问题的基本误差估计,数值分析手册。第二卷,荷兰北部,阿姆斯特丹(1991),17-351·Zbl 0875.65086号
[11] P.Clément,使用局部正则化的有限元函数逼近,法国自动化评论。Informat公司。Recherche Opérationnelle Sér。9(1975),第2期,77-84·Zbl 0368.65008号
[12] D.Devaud和C.Schwab,抛物方程的时空hp-逼近,Calcolo 55(2018),第3期,第35号论文·Zbl 1404.65118号
[13] D.Dier,有界变分形式的非自治最大正则性,J.Math。分析。申请。425(2015),编号1,33-54·Zbl 1330.35058号
[14] W·Dörfler,泊松方程的收敛自适应算法,SIAM J.Numer。分析。33(1996),第3期,1106-1124·Zbl 0854.65090号
[15] M.J.Gander,《50年的时间并行时间集成、多重放炮和时域分解方法》,Contrib.Math。计算。科学。9,Springer,Cham(2015),69-113·Zbl 1337.65127号
[16] N.Heuer,《关于分数阶Sobolev半范数的等价性》,J.Math。分析。申请。417(2014),第2期,505-518·Zbl 1320.46029号
[17] T.J.R.Hughes和A.Brooks,《无侧风扩散的多维迎风格式》,对流主导流的有限元方法(1979年,纽约),AMD 34,美国机械工程师学会,纽约(1979年),19-35·Zbl 0423.76067号
[18] T.J.R.Hughes、L.P.Franca和G.M.Hulbert,计算流体动力学的新有限元公式。八、。对流扩散方程的Galerkin/最小二乘法,计算。方法应用。机械。工程师73(1989),编号2,173-189·Zbl 0697.76100号
[19] C.Johnson和J.Saranen,不可压缩Euler和Navier-Stokes方程的流线扩散方法,数学。公司。47(1986),编号175,1-18·Zbl 0609.76020号
[20] V.Karyofylli,L.Wendling,M.Make,N.Hosters和M.Behr,模具填充热耦合两相流模拟中的单纯形时空网格,计算与流体192(2019),文章ID 104261·Zbl 1519.76340号
[21] R.B.Kellogg,关于具有交叉界面的泊松方程,应用。分析。4 (1974/75), 101-129. ·Zbl 0307.35038号
[22] V.G.Korneev,《高精度有限元方法》(俄语),列宁格勒州立大学,列宁格,1977年·Zbl 0481.65062号
[23] O.A.Ladyíhenskaya,关于抛物型和双曲型基本边值问题的可解性(俄语),Dokl。阿卡德。诺克SSSR 97(1954),395-398·Zbl 0056.09501号
[24] O.A.Ladyzhenskaya,数学物理边值问题,应用。数学。科学。纽约斯普林格49号,1985年·Zbl 0588.35003号
[25] O.A.Ladyćenskaja,V.A.Solonnikov和N.N.Ural’ceva,抛物型线性和拟线性方程,Transl。数学。单声道。23,美国数学学会,普罗维登斯,1967年·Zbl 0164.12302号
[26] U.Langer、S.E.Moore和M.Neumüller,抛物线演化问题的时空等几何分析,计算。方法应用。机械。工程师306(2016),342-363·Zbl 1436.76027号
[27] U.Langer、M.Neumüller和A.Schafelner,变系数抛物线演化问题的时空有限元方法,高级有限元方法及其应用,Lect。注释计算。科学。工程128,柏林施普林格(2019),247-275·Zbl 1433.65217号
[28] J.-L.狮子,偏微分方程控制系统的最优控制,格兰德伦数学。威斯。170,柏林施普林格,1971年·Zbl 0203.09001号
[29] A.Mantzaflaris、F.Scholz和I.Toulopoulos,变系数抛物问题的低秩时空解耦等几何分析,计算。方法应用。数学。19(2019),第1期,第123-136页·Zbl 1464.65123号
[30] C.-M.Pfeiler和D.Praetorius,具有最小基数的Dörfler标记是一个线性复杂性问题,数学。公司。89(2020),编号3262735-2752·Zbl 1446.65190号
[31] J.Pyrhönen、T.Jokinen和V.Hrabovcová,《旋转电机设计》,John Wiley&Sons出版社,纽约,2008年。
[32] S.Repin,热量方程初边值问题精确解的偏差估计,Atti Accad。纳粹。Lincei Cl.科学。财政部。自然材质。伦德。Lincei(9)材料应用。13(2002),第2期,121-133·Zbl 1221.65244号
[33] S.Repin,偏微分方程的后验估计,Radon Ser。计算。申请。数学。4,Walter de Gruyter,柏林,2008年·Zbl 1162.65001号
[34] Y.Saad,一种灵活的内外预处理GMRES算法,SIAM J.Sci。计算。14(1993),第2期,461-469·Zbl 0780.65022号
[35] L.R.Scott和S.Zhang,满足边界条件的非光滑函数的有限元插值,数学。公司。54(1990),编号190,483-493·Zbl 0696.65007号
[36] O.Steinbach,抛物线问题的时空有限元方法,计算。方法应用。数学。15(2015),第4期,551-566·Zbl 1329.65229号
[37] O.Steinbach和H.Yang,三维和四维热方程自适应时空有限元离散化代数多重网格方法的比较,Numer。线性代数应用。25(2018),第3号,文章ID e2143·Zbl 1513.65084号
[38] O.Steinbach和H.Yang,抛物发展方程的时空有限元方法:离散化,后验误差估计,自适应性和解,时空方法:应用于偏微分方程,Radon Ser。计算。申请。数学。柏林德格鲁伊特25号(2019),207-248·Zbl 1453.65344号
[39] O.C.Zienkiewicz和J.Z.Zhu,超收敛补丁恢复和后验误差估计。一: 恢复技术,国际。J.数字。方法工程33(1992),第7期,1331-1364·Zbl 0769.73084号
[40] O.C.Zienkiewicz和J.Z.Zhu,超收敛补丁恢复和后验误差估计。二: 误差估计和适应性,国际。J.数字。方法工程33(1992),第7期,1365-1382·Zbl 0769.73085号
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。