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修正亥姆霍兹方程边界积分方程的快速求解器。 (英语) Zbl 1327.65188号

摘要:本文的主要目的是开发一种快速的全离散傅立叶-伽辽金方法,用于求解由具有边界条件的修正亥姆霍兹方程重新表述的边界积分方程。我们考虑非线性和Robin边界条件。为了解决这两种边界条件带来的困难,我们提供了基于傅里叶基的Galerkin方法的改进版本。通过对振荡积分采用矩阵压缩策略和有效的数值求积格式,我们得到了完全离散的非线性或线性系统。最后,我们使用多级增强方法来求解结果系统。我们指出,该方法具有最优的收敛阶和近似线性的计算复杂度。通过几个数值算例验证了该方法的性能。

MSC公司:

65立方米 含偏微分方程初值和初边值问题的边界元方法
2005年10月45日 积分方程解的理论逼近
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全文: 内政部

参考文献:

[1] Ahlberg,J.H.,Nilson,E.N.,Walsh,J.L.:样条理论及其应用。纽约学术出版社(1967)·Zbl 0158.15901号
[2] Atkinson,K.E.:第二类积分方程的数值解。剑桥大学出版社,剑桥(1997)·Zbl 0899.65077号 ·doi:10.1017/CBO9780511626340
[3] Atkinson,K.E.,Chandler,G.:用边界积分方程方法求解具有非线性边界条件的拉普拉斯方程:光滑边界情况。数学。计算。55, 451-472 (1990) ·Zbl 0709.65088号
[4] Bazant,M.Z.,Thornton,K.,Ajdari,A.:电化学系统中的扩散-电荷动力学。物理学。版本E 70,021506(2004)·doi:10.1103/PhysRevE.70.012506
[5] Cai,H.:基于直接傅里叶谱方法的Hilbert型奇异积分方程的快速求解器。J.计算。申请。数学。250, 83-95 (2013) ·Zbl 1285.65085号 ·doi:10.1016/j.cam.2013.02.008
[6] Cai,H.,Xu,Y.:求解奇异边界积分方程的快速Fourier-Galerkin方法。SIAM J.数字。分析。46, 1965-1984 (2008) ·Zbl 1175.65140号 ·doi:10.1137/070703478
[7] Cheng,H.,Huang,J.,Leiterman,T.:二维修正亥姆霍兹方程的自适应快速求解器。J.计算。物理学。211616-637(2006年)·兹比尔1117.65161 ·doi:10.1016/j.jcp.2005.06.006
[8] Cheng,P.,Huang,J.,Wang,Z.:求解非线性边界亥姆霍兹积分方程的机械求积方法和外推。申请。数学。机械。(英语版)321505-1514(2011)·兹伯利1238.35016 ·doi:10.1007/s10483-011-1519-7
[9] Chen,X.,Chen,Z.,Wu,B.,Xu,Y.:非线性边界积分方程的快速多级增强方法。SIAM J.数字。分析。492221-2255(2011年)·Zbl 1236.65147号 ·数字对象标识代码:10.1137/100807600
[10] Chen,X.,Wang,R.,Xu,Y.:非线性边界积分方程的快速Fourier-Galerkin方法。科学杂志。计算。56, 494-514 (2013) ·Zbl 1278.65187号 ·doi:10.1007/s10915-013-9687-y
[11] Chen,Z.,Michelli,C.A.,Xu,Y.:Fredholm积分方程的多尺度方法。剑桥大学出版社,剑桥(2014)·Zbl 1332.65188号
[12] Chen,Z.,Wu,B.,Xu,Y.:求解Hammerstein方程的快速多级增强方法。暹罗。J.数字。分析。47, 2321-2346 (2009) ·Zbl 1195.65224号 ·数字对象标识代码:10.1137/080734157
[13] de Boor,C.、Höllig,K.、Sabin,M.:高精度几何Hermite插值。计算。辅助Geom。设计。4, 269-278 (1988) ·Zbl 0646.65004号 ·doi:10.1016/0167-8396(87)90002-1
[14] 德根,WLF;Lyche,T.(编辑);Schumaker,LL(编辑),用样条曲线逼近参数曲线,171-184(1992),Waltham
[15] Eisele,E.F.:用样条曲线对平面曲线进行切比雪夫近似。J.近似理论76,133-148(1994)·Zbl 0796.41012号 ·doi:10.1006/jath.1994.1010
[16] Farin,G.:《CAGD曲线和曲面:实用指南》,第5版。圣地亚哥学术出版社(2002年)
[17] Floator,M.S.:弦三次样条插值是四阶精度的。IMA J.数字。分析。26, 25-33 (2006) ·Zbl 1095.41006号 ·doi:10.1093/imanum/dri022
[18] 浮子,MS;苏拉赫斯基,T。;Jetter,K.(编辑);等。,曲线插值参数化,39-54(2006),阿姆斯特丹·Zbl 1205.65036号 ·doi:10.1016/S1570-579X(06)80004-2
[19] TA福利;尼尔森,总经理;Lyche,T.(编辑);Schumaker,LL(编辑),参数样条插值的节点选择,261-272(1989),Waltham·Zbl 0677.41013号
[20] Iserles,A.:关于高振荡积分的数值求积I:傅里叶变换。IMA J.数字。分析。24, 365-391 (2004) ·兹比尔1061.65149 ·doi:10.1093/imanum/24.3.365
[21] Iserles,A.:关于高振荡积分的数值求积II:不规则振子。IMA J.数字。分析。25, 25-44 (2005) ·Zbl 1069.65148号 ·doi:10.1093/imanum/drh022
[22] Jaklić,G.,Kozak,J.,Krajnc,M.,Zhi agar,E.:关于平面参数多项式曲线的几何插值。数学。计算。76, 1981-1993 (2007) ·Zbl 1201.41001号 ·doi:10.1090/S0025-5718-07-01988-6
[23] Jiang,Y.,Xu,Y.:高维函数稀疏傅里叶展开的快速离散算法。J.复杂。26, 51-81 (2010) ·兹比尔1184.65124 ·doi:10.1016/j.jco.2009.10.001
[24] Jiang,Y.,Xu,Y.:求解奇异边界积分方程的快速Fourier-Galerkin方法:数值积分和前提条件。J.计算。申请。数学。234, 2792-2807 (2010) ·Zbl 1193.65206号 ·doi:10.1016/j.cam.2010.01.022
[25] Kress,R.:线性积分方程。施普林格,纽约(1989)·Zbl 0671.45001号 ·doi:10.1007/978-3-642-97146-4
[26] Kropinski,M.C.,Quaife,B.:修正亥姆霍兹方程的快速积分方程方法。J.计算。物理学。230, 425-434 (2011) ·Zbl 1207.65144号 ·doi:10.1016/j.jcp.2010.09.030
[27] Kropinski,M.C.,Quaife,B.:应用于各向同性热方程的Rothe方法的快速积分方程方法。计算。数学。申请。612436-2446(2011年)·Zbl 1221.65279号 ·doi:10.1016/j.camwa.2011.024
[28] Lee,E.T.Y.:在参数曲线插值中选择节点。计算。辅助设计。21, 363-370 (1989) ·Zbl 0675.65002号 ·doi:10.1016/0010-4485(89)90003-1
[29] Levin,D.:计算具有快速不规则振荡的函数的一维和二维积分的程序。数学。计算。38, 531-538 (1982) ·兹比尔048265013 ·doi:10.1090/S0025-5718-1982-0645668-7
[30] Lin,H.,Xu,Z.,Tang,H.、Cai,W.:层状电解质/电介质中静电势的图像近似和离子通道模型。科学杂志。计算。53, 249-267 (2012) ·Zbl 1282.78034号 ·doi:10.1007/s10915-011-9567-2
[31] Lu,B.Z.,Zhou,Y.C.,Holst,M.J.,McCammon,J.A.:生物物理应用中泊松-玻耳兹曼方程数值方法的最新进展。Commun公司。计算。物理学。3, 973-1009 (2008) ·Zbl 1186.92005号
[32] Mörken,K.:关于参数曲面的几何插值。计算。辅助Geom。设计。22, 838-848 (2005) ·Zbl 1083.65015号 ·doi:10.1016/j.cagd.2005.04.007
[33] Mörken,K.,Scherer,K.:高精度参数插值的一般框架。数学。计算。66, 237-260 (1997) ·Zbl 0854.41001号 ·doi:10.1090/S0025-5718-97-00796-5
[34] Ruotsalainen,K.,Wendland,W.:关于一些非线性边值问题的边界元方法。数字。数学。53, 299-314 (1988) ·Zbl 0651.65081号 ·doi:10.1007/BF01404466
[35] Schaback,R.:用任意类型的分段二次曲线进行平面曲线插值。施工。约9373-389(1993年)·Zbl 0782.41007号 ·doi:10.1007/BF01204647
[36] Steinbach,O.,Tchoualag,L.:快速傅里叶变换,用于边界元法中牛顿势的有效评估。申请。数字。数学。81, 1-14 (2014) ·Zbl 1291.65355号 ·doi:10.1016/j.apnum.2014.02.010
[37] Smitheman,S.A.、Spence,E.A.、Fokas,A.S.:凸多边形中拉普拉斯方程和修正亥姆霍兹方程的谱配置方法。IMA J.数字。分析。30, 1184-1205 (2010) ·Zbl 1202.65161号 ·doi:10.1093/imanum/drn079
[38] Vainikko,G.M.:摄动Galerkin方法和非线性方程近似方法的一般理论。兹。维奇尔。材料Fiz。7, 723-751 (1967) ·兹比尔0213.16201
[39] Vainikko,G.M.:Galerkin摄动法和近似方法的一般理论(英文翻译)。苏联计算。数学。数学物理。7, 1-41 (1967) ·Zbl 0213.16201号 ·doi:10.1016/0041-5553(67)90140-1
[40] Xu,Z.,Liang,Y.,Xing,X.:电解液中电介质球的梅林变换和图像电荷法。SIAM J.应用。数学。731396-1415(2013)·Zbl 1290.78006号 ·数字对象标识代码:10.1137/120894348
[41] Yan,Y.,Sloan,I.H.:关于具有对数核的第一类积分方程。J.积分方程。申请。1, 549-579 (1988) ·Zbl 0682.45001号 ·doi:10.1216/JIE-1988-1-4-549
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