×

边界集中网格上具有不规则Dirichlet边界数据的偏微分方程的有限元逼近。 (英语) Zbl 1528.35032号

摘要:本文研究凸多边形区域中具有非均匀Dirichlet边界数据的二阶椭圆偏微分方程的有限元误差估计。假设Dirichlet边界数据是不规则的,因此PDE的解不属于\(H^2(\Omega)\,而对于某些\(1,2)\),只属于\(H ^r(\Omega)\。因此,具有线性有限元的PDE的离散化在\(L^2(\Omega)\)和\(H^1(\Omega)\)中表现出降低的收敛速度。为了恢复可能的最佳收敛速度,我们提出并详细分析了边界集中网格的使用。这些网格逐渐向整个边界细化。相应的分级参数不仅取决于Dirichlet边界数据的正则性及其离散实现,还取决于用于测量误差的范数。在数值实验中,我们证实了我们的理论结果。

MSC公司:

35J05型 拉普拉斯算子、亥姆霍兹方程(约化波动方程)、泊松方程
35J25型 二阶椭圆方程的边值问题
65N30型 含偏微分方程边值问题的有限元、Rayleigh-Ritz和Galerkin方法

软件:

MooNMD公司
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: 内政部

参考文献:

[1] T.Apel和B.Heinrich,某些椭圆问题的网格精化和近边窗口,SIAM J.Numer。分析。31(1994),第3期,695-708·兹比尔0807.65122
[2] T.Apel、A.L.Lombardi和M.Winkler,多面体域中的各向异性网格精化:使用L^2(\Omega)中的数据进行误差估计,ESAIM Math。模型。数字。分析。48(2014),第4期,1117-1145·Zbl 1312.65175号
[3] T.Apel和G.Lube,奇异摄动反应扩散模型问题的各向异性网格细化,应用。数字。数学。26(1998),第415-433号·Zbl 0933.65136号
[4] T.Apel和S.Nicaise,带边域中的椭圆问题:各向异性正则性和各向异性有限元网格,偏微分方程和泛函分析,Progr。非线性微分方程应用。22,Birkhäuser,波士顿(1996),18-34·Zbl 0854.35005号
[5] T.Apel、S.Nicaise和J.Pfefferer,非光滑数据下泊松方程的离散化和非凸域的强调,数值。方法偏微分方程32(2016),第5期,1433-1454·Zbl 1353.65117号
[6] T.Apel、S.Nicaise和J.Pfefferer,非凸域中具有L^2边界数据的泊松方程的自适应数值方法,SIAM J.Numer。分析。55(2017),第4期,1937-1957·Zbl 1371.65118号
[7] T.Apel,A.-M.Sändig和J.R.Whiteman,非光滑区域椭圆边值问题有限元解的分级网格细化和误差估计,数学。方法应用。科学。19(1996),第1期,63-85·Zbl 0838.65109号
[8] D.N.Arnold,L.R.Scott和M.Vogelius,多边形上Dirichlet边界条件散度算子的正则反演,Ann.Sc.Norm。超级。比萨Cl.Sci。(4) 15(1988),第2169-192号·Zbl 0702.35208号
[9] I.Babuška,R.B.Kellogg和J.Pitkäranta,有限元网格细化的直接和反向误差估计,数值。数学。33(1979),第4期,447-471·Zbl 0423.65057号
[10] S.Bartels、C.Carstensen和G.Dolzmann,先验和后验有限元误差分析中的非均匀Dirichlet条件,数值。数学。99(2004),第1期,第1-24页·Zbl 1062.65113号
[11] M.Berggren,边值问题非常弱解的逼近,SIAM J.Numer。分析。42(2004),第2期,860-877·Zbl 1159.65355号
[12] S.Bertoluzza、E.Burman和C.He,使用双重权重对外正态导数进行后验误差估计,SIAM J.Numer。分析。60(2022年),第1期,第475-501页·Zbl 1503.65307号
[13] M.Dauge,角域上的椭圆边值问题,数学课堂讲稿。柏林施普林格1341号,1988年·兹比尔0668.35001
[14] K.Deckelnick,A.Günther和M.Hinze,二维和三维曲面域上椭圆偏微分方程Dirichlet边界控制的有限元逼近,SIAM J.control Optim。48(2009),第4期,2798-2819·Zbl 1203.49043号
[15] A.Demlow、J.Guzmán和A.H.Schatz,急剧变化网格上有限元方法的局部能量估计,数学。公司。80(2011),编号273,1-9·Zbl 1220.65154号
[16] 杜邦和斯科特,Sobolev空间中函数的多项式逼近,数学。公司。34(1980),编号150,441-463·Zbl 0423.65009号
[17] D.A.French和J.T.King,用有限元方法逼近椭圆控制问题,数值。功能。分析。最佳方案。12(1991),第3-4、299-314号·Zbl 0724.65069号
[18] P.Grisvard,非光滑域中的椭圆问题,Monogr。学生数学。24,皮特曼,波士顿,1985年·Zbl 0695.35060号
[19] T.Horger、J.M.Melenk和B.Wohlmuth,关于有限元法中的最佳L^2-和表面通量收敛,计算。视觉。科学。16(2013),第5期,231-246·Zbl 1380.65370号
[20] 萧国强,温德兰,边界积分方程,应用。数学。科学。164,施普林格,柏林,2008年·兹比尔1157.65066
[21] V.John和G.Matthies,MooNMD-基于映射有限元方法的程序包,计算。视觉。科学。6(2004),第2-3、163-169号·Zbl 1061.65124号
[22] B.N.Khoromskij和J.M.Melenk,二维边界集中有限元的高效直接求解器,《计算》69(2002),第2期,第91-117页·Zbl 1017.65089号
[23] B.N.Khoromskij和J.M.Melenk,边界集中有限元方法,SIAM J.Numer。分析。41(2003),第1期,第1-36页·Zbl 1050.65113号
[24] S.May,R.Rannacher和B.Vexler,椭圆Dirichlet边界控制问题有限元近似的误差分析,SIAM J.control Optim。51(2013),第3期,2585-2611·Zbl 1273.65087号
[25] L.A.Oganesjan和L.A.Ruhovec,具有分段光滑边界的二维区域中二阶线性椭圆方程的变分-差分格式,Zh。维奇尔。Mat.Mat.Fiz公司。8 (1968), 97-114. ·Zbl 0253.65062号
[26] J.Pfefferer和M.Winkler,边界集中网格上法向导数的有限元误差估计,SIAM J.Numer。分析。57(2019),编号52043-2073·Zbl 1425.35019号
[27] A.H.Schatz和L.B.Wahlbin,有限元方法的内部最大范数估计,数学。公司。31(1977),编号138,414-442·Zbl 0364.65083号
[28] A.H.Schatz和L.B.Wahlbin,关于二维和一维奇摄动反应扩散问题的有限元方法,数学。公司。40(1983年),编号161,47-89·Zbl 0518.65080号
[29] G.I.Shishkin,角边界层奇摄动边值问题解的逼近,Zh。维奇尔。Mat.Mat.Fiz公司。27(1987),第9期,1360-13741438·Zbl 0634.65079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。