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间断Galerkin方法和局部间断Galergin方法的超收敛:基于傅里叶方法的特征结构分析。 (英语) Zbl 1291.65299号

摘要:过去研究了线性双曲型和抛物型方程的不连续Galerkin(DG)和局部DG(LDG)方法的各种超收敛性质。由于这些超收敛特性,DG和LDG方法被认为具有良好的波分辨率特性,特别是对于长时间积分[十、钟C.-W.舒,计算。方法应用。机械。Eng.200,No.41–44,2814–2827(2011;Zbl 1230.65108号)]. 本文在均匀网格假设下,通过傅里叶方法,我们观察到DG或LDG解的误差可以分解为三部分:(1)物理相关特征值的耗散和色散误差;这部分误差将随时间线性增长,顺序为:DG方法为(2k+1),LDG方法为(2 k+2)(2)投影误差:精确解存在一个特殊投影,因此数值解比精确解本身更接近这个特殊投影;这部分误差不会随时间增长(3)非物理相关特征向量的耗散;相对于空间网格大小(Delta x),这部分误差将以指数速度衰减。沿着这条路线,我们分析了全离散Runge-Kutta(RK)DG格式的误差。本文给出了一组线性方程的数值例子来验证我们的上述观察结果。我们还提供了基于非均匀网格、非线性Burgers方程和高维Maxwell方程的数值示例,以探索DG方法在更一般的环境下的超收敛特性。

MSC公司:

65平方米 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
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
35L99型 双曲方程和双曲系统
35K99型 抛物方程和抛物系统
65岁15岁 涉及PDE的初值和初边值问题的误差界
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