×

有限元浸没界面法加权Sobolev范数的误差估计。 (英文) Zbl 1443.65332号

摘要:在包含浸没界面(可能随时间演化)的区域中求解椭圆偏微分方程时,通常需要使用独立的背景离散化来近似问题,而不是与界面本身对齐。如果通过允许离散解具有与曲面对齐的跳跃来丰富离散方案,则可以获得最佳收敛速度,但代价是实现的复杂性更高。
重新表述浸入式界面问题的一种更简单的方法是用产生所需界面条件的奇异力场代替界面,就像在浸入式边界方法中所做的那样。已知这些方法的收敛性较差,这取决于解在界面上的全局正则性,与丰富方法相比。
在这项工作中,我们证明了这种对近似解收敛性质的不利影响只是一种局部现象,仅限于界面的一个小邻域。特别地,我们证明了可以用一种自然且廉价的方式构造最佳近似,只需以分布一致的方式重新构造问题,并在计算近似的全局误差时使用加权范数。

MSC公司:

65N30型 含偏微分方程边值问题的有限元、Rayleigh-Ritz和Galerkin方法
65N12号 含偏微分方程边值问题数值方法的稳定性和收敛性
35J25型 二阶椭圆方程的边值问题
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用

参考文献:

[1] 希特,C。;Amsden,A。;Cook,J.,适用于所有流速的任意拉格朗日-欧拉计算方法,J.Compute。物理。,14, 3, 227-253 (1974) ·Zbl 0292.76018号
[2] Donea,J。;朱利安尼,S。;Halleux,J.,瞬态动态流体-结构相互作用的任意拉格朗日-欧拉有限元法,计算。应用方法。机械。工程师,33,1-3689-723(1982)·Zbl 0508.73063号
[3] Peskin,C.S.,《心脏瓣膜周围的流动模式:一种数值方法》,J.Compute。物理。,10, 2, 252-271 (1972) ·Zbl 0244.9202号
[4] Peskin,C.S.,浸没边界法,数值学报。,11, 1, 479-517 (2002) ·Zbl 1123.74309号
[5] 米塔尔·R。;Iacarino,G.,《浸没边界法》,年。流体力学版次。,37, 1, 239-261 (2005) ·Zbl 1117.76049号
[6] 勒维克,R.J。;Li,Z.,具有间断系数和奇异源的椭圆方程的浸入界面法,SIAM J.Numer。分析。,31, 4, 1019-1044 (1994) ·Zbl 0811.65083号
[7] Li,Z.,使用有限元公式的浸没界面法,Elsevier Sci。,27, 253-267 (1998) ·Zbl 0936.65091号
[8] 北苏库。;莫尔斯,N。;莫兰,B。;Belytschko,T.,三维裂纹建模的扩展有限元法,国际。J.数字。方法工程,48,11,1549-1570(2000)·Zbl 0963.74067号
[9] 梅伦克,J。;Babuška,I.,单位分割有限元法:基本理论和应用,计算。应用方法。机械。工程师,139,1-4289-314(1996)·兹伯利0881.65099
[10] Hansbo,A。;Hansbo,P.,一种基于Nitsche方法的不适合椭圆界面问题的有限元方法,Compute。应用方法。机械。工程,191,47-48,5537-5552(2002)·Zbl 1035.65125号
[11] Hansbo,A。;Hansbo,P.,固体力学中强不连续和弱不连续模拟的有限元方法,计算。应用方法。机械。工程,193,33-35,3523-3540(2004)·Zbl 1068.74076号
[12] 沃恩,B。;Smith,B。;Chopp,D.,关于不连续系数和奇异源椭圆方程的扩展有限元法和浸没界面法的比较,Commun。申请。数学。计算。科学。,1, 1, 207-228 (2006) ·Zbl 1153.65373号
[13] 李,Z。;Lin,T。;Wu,X.,使用有限元公式求解界面问题的新笛卡尔网格方法,Numer。数学。,96, 1, 61-98 (2003) ·Zbl 1055.65130号
[14] 龚,Y。;李,B。;Li,Z.,非齐次跳跃条件下椭圆界面问题的浸没界面有限元方法,SIAM J.Numer。分析。,46, 1, 472-495 (2008) ·Zbl 1160.65061号
[15] Hou,S。;宋,P。;Wang,L。;Zhao,H.,无贴体网格求解椭圆界面问题的弱公式,J.Compute。物理。,249, 80-95 (2013) ·Zbl 1314.65147号
[16] Mu,L.等人。;Wang,J。;魏,G。;叶,X。;赵,S.,二阶椭圆界面问题的弱Galerkin方法,J.Compute。物理。,250, 106-125 (2013) ·兹比尔1349.65472
[17] 侯赛尼,B。;尼甘姆,N。;Stockie,J.M.,《关于狄拉克三角洲分布的正则化》,J.Compute。物理。,305, 423-447 (2016) ·Zbl 1349.35008号
[18] 张丽涛。;Gerstenberger,A。;王,X。;刘伟凯,浸没有限元法,计算。应用方法。机械。工程,193,21-22,2051-2067(2004)·Zbl 1067.76576号
[19] Boffi,D。;Gastaldi,L.,浸没边界法的有限元方法,计算。结构。,81, 8-11 (2003)
[20] Boffi,D。;Gastaldi,L。;Heltai,L.,有限元浸没边界法的数值稳定性,数学。模型方法应用。科学。,17, 10, 1479-1505 (2007) ·Zbl 1186.76661号
[21] Boffi,D。;Gastaldi,L。;赫尔泰,L。;Peskin,C.S.,关于浸入边界法的超弹性公式,计算。应用方法。机械。工程,197,25-28,2210-2231(2008)·Zbl 1158.74523号
[22] Heltai,L.,关于有限元浸没边界法的稳定性,计算。结构。,86, 7-8, 598-617 (2008)
[23] 赫尔泰,L。;Costanzo,F.,浸入式有限元方法的变分实现,计算。应用方法。机械。工程,229-232,54/2011/M,110-127(2012)·兹比尔1253.74035
[24] Ramière,I.,无边界网格椭圆问题Q1-有限元方法的收敛性分析,国际。J.数字。方法工程,75,9,1007-1052(2008)·Zbl 1195.65154号
[25] 赖,M.-C。;Peskin,C.S.,《一种形式上具有二阶精度和降低数值粘性的浸没边界法》,J.Compute。物理。,160, 2, 705-719 (2000) ·兹比尔0954.76066
[26] Kufner,A.,加权Sobolev空间(1985),John Wiley&Sons Incorporated·Zbl 0567.46009号
[27] Turesson,B.O.,(非线性势理论和加权Sobolev空间。非线性势理论与加权Soboledv空间,数学课堂讲稿,第1736卷(2000),Springer-Verlag-Berlin-Heidelberg)·Zbl 0949.31006号
[28] 阿涅利,J.P。;加劳,E.M。;Morin,P.,加权空间中Dirac测度项椭圆问题的后验误差估计,ESAIM Math。模型。数字。分析。,48, 6, 1557-1581 (2014) ·Zbl 1305.35026号
[29] Belhachmi,Z。;伯纳迪,C。;Deparis,S.,加权Clément算子及其在轴对称Stokes问题有限元离散化中的应用,Numer。数学。,105, 2, 217-247 (2006) ·Zbl 1107.65103号
[30] 杜兰,R.G。;López García,F.,具有外部尖点的域上散度和korn不等式的解,Ann.Acad。科学。Fennicae数学。,35, 421-438 (2010) ·Zbl 1210.35178号
[31] Fabes,E.B。;Kenig,C.E。;Serapioni,R.P.,退化椭圆方程解的局部正则性,Comm.偏微分方程,7,1,77-116(1982)·Zbl 0498.35042号
[32] 卡法雷利,L。;Silvestre,L.,与分数阶拉普拉斯算子相关的一个推广问题,Comm.偏微分方程,32,8,1245-1260(2007)·Zbl 1143.26002号
[33] 卡布雷,X。;Yannick,S.,分数阶拉普拉斯非线性方程II:解的存在性、唯一性和定性性质,Trans。阿默尔。数学。Soc.,367,2911-941(2015)·Zbl 1317.35280号
[34] Muckenhoupt,B.,Hardy极大函数的加权范数不等式,Trans。阿默尔。数学。《社会学杂志》,165,207-226(1972)·Zbl 0236.26016号
[35] 诺切托,R.H。;Otárola,E。;Salgado,A.J.,muckenhoupt加权Sobolev空间中的分段多项式插值及其应用,数值。数学。,132, 1, 85-130 (2016) ·Zbl 1334.65030号
[36] D’Angelo,C。;Alfio Quarteroni,《关于一维和三维扩散反应方程的耦合》。组织灌注问题的应用,数学。模型方法应用。科学。,18, 8, 1481-1504 (2008) ·Zbl 1359.35200号
[37] D'Angelo,C.,加权空间中带Dirac测度项的椭圆问题的有限元近似:对一维和三维耦合问题的应用,SIAM J.Numer。分析。,50, 1, 194-215 (2012) ·Zbl 1246.65215号
[38] 德利希曼,I。;杜兰,R。;Ojea,I.,奇异源泊松问题数值逼近的加权设置,第2卷,1-13(2018)
[39] Otárola,E。;Salgado,A.J.,Lipschitz域中加权空间上的Poisson和Stokes问题,奇异强迫下,J.Math。分析。申请。,471, 1-2, 599-612 (2019) ·Zbl 1404.35122号
[40] 萧总。;Wendland,W.L.,(边界积分方程。边界积分方程,应用数学科学,第164卷(2008),Springer-Verlag:Springer-Verlag Berlin)·Zbl 1157.65066号
[41] 亚当斯,R.A。;Fournier,J.J.F.,Sobolev Spaces,第140卷(2003年),学术出版社·Zbl 1098.46001号
[42] McLean,W.C.H.,《强椭圆系统和边界积分方程》(2000),剑桥大学出版社·Zbl 0948.35001号
[43] Ciarlet,P.G.,《椭圆问题的有限元方法》(1978),爱思唯尔科学有限公司·Zbl 0383.65058号
[44] 班杰斯,W。;哈特曼,R。;Kanschat,G.,交易。II-A通用面向对象有限元库,ACM Trans。数学。软件,33,4,24-es(2007)·Zbl 1365.65248号
[45] 班杰斯,W。;达维多夫,D。;Heister,T。;赫尔泰,L。;Kanschat,G。;克伦比克勒,M。;迈尔,M。;Turcksin,B。;Wells,D.,交易。II图书馆,8.4版,J.Numer。数学。,24, 3, 1-8 (2016)
[46] 迈尔,M。;Bardelloni,M。;Heltai,L.,Linear Operator——线性代数的通用高级表达式语法,Compute。数学。申请。,72, 1, 1-24 (2016) ·兹比尔1443.65003
[47] 阿尔泽塔,G。;阿恩特,D。;班杰斯,W。;博德杜,V。;品牌,B。;达维多夫,D。;Gassmöller,R。;Heister,T。;赫尔泰,L。;科尔曼,K。;克伦比克勒,M。;迈尔,M。;佩尔特,J.-P。;Turcksin,B。;Wells,D.,交易。II图书馆,9.0版,J.Numer。数学。(2018) ·Zbl 1410.65363号
[48] Sartori,A。;朱利安尼,N。;Bardelloni,M。;Heltai,L.,Deal2lkit:交易中高性能编程的工具包库。二、 SoftwareX,7318-327(2018)
[49] 罗伊,S。;赫尔泰,L。;Costanzo,F.,《流体-结构相互作用问题的浸入式有限元方法试验台》,计算。数学。申请。,69, 10, 1167-1188 (2015) ·Zbl 1443.65221号
[50] Rotundo,N。;Kim,T.-Y。;蒋伟(Jiang,W.)。;赫尔泰,L。;Fried,E.,基于B样条的有限元方法建模风驱动海洋环流的误差分析,J.Sci。计算。(2016) ·Zbl 1398.76124号
[51] 佩希卡,D。;Rotundo,N。;Thomas,M.,《半导体激光器的掺杂优化》,J.Compute。理论。运输。,45, 5, 410-423 (2016) ·Zbl 07503226号
[52] 佩希卡,D。;Rotundo,N。;Thomas,M.,光电器件的兴奋剂优化,光学。量子电子。,50, 3, 125 (2018)
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。