×

使用poly-sinc近似的间断伽辽金方法。 (英语) Zbl 1524.65293号

摘要:在本文中,我们使用poly-Sinc近似发展了一种间断Galerkin方法,其中非等距点是由共形映射生成的,例如Sinc点。Sinc点的特征是它们在区间端点附近的密集分布,这使得它们能够有效地处理不连续Galerkin格式中区间划分过程引入的跳跃。Sinc方法具有指数级快速收敛速度和有效处理奇异性的特点。我们使用等距、切比雪夫和Sinc分区来处理奇点。我们证明,当我们接近奇异点时,使用基于poly-Sinc的非连续Galerkin近似,Sinc分区的性能优于等距分区和Chebyshev分区。我们还证明了对于Sinc划分,基于poly-Sinc的间断Galerkin近似优于那些具有Chebyshev点的近似。我们利用间断Galerkin方法的稳定性条件来证明我们方法的稳定性。结果表明,光滑函数与其poly-Sinc逼近在全局划分上的逼近误差具有指数级的收敛速度。对于端点处具有奇点的函数,我们在Sinc分区上使用加权(L^2)范数。使用加权的(L^2)范数,我们证明,通过计算构成全局分区的所有Sinc分区上的(ell_2)范数(除了最后一个分区),常微分方程的精确解与其基于poly-Sinc的间断Galerkin近似之间的近似误差具有指数级的收敛速度。

MSC公司:

65升60 有限元、Rayleigh-Ritz、Galerkin和常微分方程的配置方法
65升05 常微分方程初值问题的数值方法
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: 内政部

参考文献:

[1] Arnold,D.N.,《不连续单元的内罚有限元法》,SIAM J.Numer。分析。,19, 742-760 (1982) ·Zbl 0482.65060号
[2] Baccouch,M.,常微分方程非线性二阶初值问题的间断galerkin方法的超收敛性,应用。数字。数学。,115, 160-179 (2017) ·Zbl 1358.65045号
[3] Bauer,R.E.,常微分方程的间断Galerkin方法(1995),科罗拉多大学丹佛分校应用数学系,(硕士论文)
[4] 鲍曼,G。;Stenger,F.,分数微积分和正弦方法,分形。计算应用程序。分析。,14, 568-622 (2011) ·Zbl 1273.65103号
[5] 鲍曼,G。;Stenger,F.,Sinc-分数算子近似:计算方法,数学,3444-480(2015)·兹比尔1328.65051
[6] Berrut,J.P。;Trefethen,L.N.,重心拉格朗日插值,SIAM Rev.,46,501-517(2004)·Zbl 1061.65006号
[7] 伯达,P。;Novotn公司ỳ, J。;Šístek,J.,《使用调整网格精确求解角点奇异性的有限元法》,国际。J.数字。《液体方法》,471285-1292(2005)·Zbl 1066.65120号
[8] Cockburn,B.,间断伽辽金方法,ZAMM J.Appl。数学。机械/Z.安圭。数学。机械:申请。数学。机械。,83, 731-754 (2003) ·Zbl 1036.65079号
[9] Cockburn,B。;Karniadakis,G.E。;Shu,C.W.,《非连续伽辽金方法的发展》(The development of discontinuous galerkin methods,2000),斯普林格·弗拉格:斯普林格尔·弗拉格-柏林-海德堡),3-50·Zbl 0989.76045号
[10] Cockburn,B。;Shu,C.W.,对流主导问题的Runge-kutta不连续伽辽金方法,科学杂志。计算。,16, 173-261 (2001) ·Zbl 1065.76135号
[11] 克鲁兹·乌里韦,D.V。;Fiorenza,A.,《可变勒贝格空间:基础与调和分析》(2013),施普林格科学与商业媒体·Zbl 1268.46002号
[12] 多雷,V。;Feistauer,M.,《间断Galerkin方法:可压缩流的分析和应用》(2015),Springer Publishing Company,Incorporated·Zbl 1401.76003号
[13] Fletcher,C.A.,《计算Galerkin方法》(1984),《Springer-Verlag:Springer-Verlag Berlin Heidelberg》·Zbl 0533.65069号
[14] Frei,W.,《网格划分时如何识别和解决模型中的奇异点》(2013),网址:https://www.comsol.com/blogs/how-identify-resolve-singularities-model-mesting/
[15] W.R.Inc.,Mathematica,第12.0版,2019年,网址:https://www.wolfram.com/mathematica网站伊利诺伊州香槟市。
[16] Khalil,O.A。;Baumann,G.,使用多元近似的间断Galerkin方法,(发表于SIAM偏微分方程分析会议(2019年),la Quinta:la Quinta CA)
[17] Lesaint,P。;Raviart,P.A.,《关于求解中子输运方程的有限元方法》,Publ。数学。通知。雷恩,1-40(1974)·Zbl 0341.65076号
[18] Li,Z.C.,《带奇点、界面和无穷大的椭圆方程组合方法》,第444卷(2013),施普林格科学与商业媒体
[19] 李,Z。;乔,Z。;Tang,T.,《微分方程的数值解法:有限差分和有限元方法导论》(2017),剑桥大学出版社
[20] Lund,J。;Bowers,K.L.,《求积和微分方程的Sinc方法》,第32卷(1992年),暹罗·Zbl 0753.65081号
[21] Olver,P.J.,《偏微分方程导论》(2014),Springer·Zbl 1295.35001号
[22] 里德·W·H。;Hill,T.,《中子输运方程的三角形网格方法技术报告》(1973年),洛斯阿拉莫斯科学实验室:墨西哥洛斯阿拉莫斯科学实验室(美国)
[23] Rivière,B.,解椭圆和抛物方程的间断Galerkin方法:理论与实现(2008),SIAM·Zbl 1153.65112号
[24] 里维埃,B。;惠勒,M.F。;Girault,V.,椭圆问题的内部惩罚、约束和间断Galerkin方法的改进能量估计。第一部分,计算。地质科学。,3, 337-360 (1999) ·Zbl 0951.65108号
[25] Rivlin,T.,(多项式插值的勒贝格常数。多项式插值的勒贝格常数,函数分析及其应用(1974),Springer),422-437·Zbl 0299.41005号
[26] Schönhage,A.,Fehlerfortpflanzung bei插值,数值。数学。,3,62-71(1961年)·Zbl 0125.07501号
[27] Sönnerlind,H.,《有限元模型中的奇点:处理红点》(2015),网址:https://www.comsol.com/blogs/singularities-in-finite-element-models-dealing-with-red-spots网站/
[28] Stenger,F.,Sinc数据的多项式函数和导数近似,J.Complexity,25292-302(2009)·Zbl 1180.65028号
[29] Stenger,F.,《Sinc数值方法手册》(2011),CRC出版社·Zbl 1208.65143号
[30] Stenger,F。;El-Sharkawy,H.A。;Baumann,G.,sinc近似的lebesgue常数,(近似和抽样理论的新观点(2014),Springer),319-335·Zbl 1314.42002年
[31] Stenger,F。;Youssef,M。;Niebsch,J.,通过使用变换改进近似,(多尺度信号分析和建模(2013),Springer),25-49·Zbl 1316.41004号
[32] Strang,G.,《计算科学与工程》,第791卷(2007年),韦尔斯利-剑桥出版社:韦尔斯利/剑桥出版社·Zbl 1194.65001号
[33] 托塞利,A。;Widlund,O.,《区域分解方法——算法和理论》,第34卷(2006年),施普林格科学与商业媒体
[34] Trefethen,L.N。;Weideman,J.,等间距点多项式插值的两个结果,J.近似理论,65247-260(1991)·Zbl 0736.41005号
[35] 香港Versteeg。;Malalasekera,W.,《计算流体动力学导论:有限体积法》(2007),培生教育
[36] 王,Z。;唐奇。;郭伟。;Cheng,Y.,高维椭圆方程的稀疏网格间断galerkin方法,J.Compute。物理。,314, 244-263 (2016) ·Zbl 1349.65636号
[37] Wheeler,M.F.,一种具有内部惩罚的椭圆配置有限元方法,SIAM J.Numer。分析。,15, 152-161 (1978) ·Zbl 0384.65058号
[38] Yang,Y。;Shu,C.W.,涉及δ-奇异性双曲方程的间断Galerkin方法:负阶范数误差估计和应用,数值。数学。,124, 753-781 (2013) ·Zbl 1273.65152号
[39] Youssef,M。;Baumann,G.,《关于应用于修补区域分解的二元多相配置》,应用。数学。科学。,11, 209-226 (2017)
[40] Youssef,M。;El-Sharkawy,H.A。;Baumann,G.,使用sinc点的Lebesgue常数,Adv.Numer。分析。,2016 (2016) ·Zbl 1422.65032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。