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海洋定常准营养方程的(C^1)虚拟元方法。 (英语) Zbl 1524.65849号

小结:在本文中,我们提出并分析了一种(C^1)协调虚拟元方法,用于求解所谓的单层定常准营养方程(QGE),并将其应用于大规模风生海洋环流中,该方程是根据流函数表示的。这个问题对应于一个非线性四阶偏微分方程。由于虚拟方法的灵活性,可以直接构建(C^1)虚拟空间和离散方案。在小数据假设下,我们用不动点策略证明了离散问题的适定性,并在计算域上的标准假设下,对流函数建立了(H^2)范数的误差估计。最后,我们报告了四个数值实验,说明了该方案的性能,并在不同的多边形网格族上验证了我们的理论结果。

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
76M10个 有限元方法在流体力学问题中的应用
65奈拉 涉及偏微分方程的边值问题的误差界
65N12号 含偏微分方程边值问题数值方法的稳定性和收敛性
86A05型 水文学、水文学、海洋学
35G20个 非线性高阶偏微分方程
76U60型 地球物理流
35问题35 与流体力学相关的PDE
86年第35季度 与地球物理相关的PDE
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全文: 内政部

参考文献:

[1] 亚当斯,R.A。;Fournier,J.J.F.,Sobolev Spaces(2003),学术出版社:阿姆斯特丹学术出版社·Zbl 1098.46001号
[2] Al Balushi,I。;蒋伟(Jiang,W.)。;Tsogtgerel,G.等人。;Kim,T.Y.,基于B样条的海洋定常准营养方程有限元方法的后验分析,计算。方法应用。机械。工程,371,第113317条pp.(2020)·Zbl 1506.86002号
[3] Antonietti,P.F。;路易斯安那州贝朗·达维加。;莫拉·D·。;Verani,M.,多边形网格上Stokes问题的流虚拟元素公式,SIAM J.Numer。分析。,52386-404(2014)·Zbl 1427.76198号
[4] Antonietti,P.F。;路易斯安那州贝朗·达维加。;Scacchi,S。;Verani,M.,《带多边形网格的Cahn-Hilliard方程的A(C^1)虚拟元法》,SIAM J.Numer。分析。,54, 36-56 (2016) ·Zbl 1336.65160号
[5] 路易斯安那州贝朗·达维加。;布雷齐,F。;Cangiani,A。;Manzini,G。;马里尼,L.D。;Russo,A.,虚拟元素方法的基本原理,数学。模型方法应用。科学。,23, 199-214 (2013) ·Zbl 1416.65433号
[6] 路易斯安那州贝朗·达维加。;达西,F。;Russo,A.,《多面体网格上的A(C^1)虚拟单元法》,计算。数学。申请。,79, 7, 1936-1955 (2020) ·Zbl 1454.65161号
[7] 路易斯安那州贝朗·达维加。;罗瓦迪纳,C。;Vacca,G.,多边形网格上Stokes问题的无散度虚元,ESAIM:数学。模型。数字。分析。,51, 509-535 (2017) ·Zbl 1398.76094号
[8] 路易斯安那州贝朗·达维加。;罗瓦迪纳,C。;Vacca,G.,多边形网格上Navier-Stokes问题的虚拟元素,SIAM J.Numer。分析。,56, 3, 1210-1242 (2018) ·Zbl 1397.65302号
[9] 路易斯安那州贝朗·达维加。;莫拉·D·。;Rivera,G.,《Reissner-Mindlin板剪切挠度公式的虚拟元素》,数学。计算。,88, 149-178 (2019) ·Zbl 1404.65258号
[10] 路易斯安那州贝朗·达维加。;莫拉·D·。;Vacca,G.,虚拟元素的Stokes复合体及其在Navier-Stokes流中的应用,J.Sci。计算。,81, 2, 990-1018 (2019) ·Zbl 1446.65185号
[11] 布鲁姆,H。;Rannacher,R.,关于角域上双调和算子的边值问题,数学。方法应用。科学。,2, 4, 556-581 (1980) ·Zbl 0445.35023号
[12] 南卡罗来纳州布伦纳。;Scott,R.L.,《有限元方法的数学理论》(2008),Springer:Springer纽约·Zbl 1135.65042号
[13] 布雷齐,F。;Marini,L.D.,板弯曲问题的虚拟单元,计算。方法应用。机械。工程,253455-462(2013)·Zbl 1297.74049号
[14] Cáceres,E。;Gatica,G.N.,斯托克斯问题伪应力-速度公式的混合虚拟元方法,IMA J.Numer。分析。,37, 296-331 (2017) ·Zbl 1433.76071号
[15] Cangiani,A。;Gyrya,V。;Manzini,G.,Stokes方程的非协调虚元方法,SIAM J.Numer。分析。,54, 6, 3411-3435 (2016) ·Zbl 1426.76230号
[16] 卡斯康,J.M。;加西亚,G.C。;Rodríguez,R.,大型海洋环流有限元模型的先验和后验误差分析,计算。方法应用。机械。工程,1925305-5327(2003)·Zbl 1054.86002号
[17] 凯科,M。;Nicolaides,R.A.,粘性流流函数公式中最佳压力恢复的有限元技术,数学。计算。,46, 174, 371-377 (1986) ·Zbl 0595.76027号
[18] 凯科,M。;Nicolaides,R.A.,Navier-Stokes方程的非协调流函数和压力有限元空间分析,计算。数学。申请。,18, 8, 745-760 (1989) ·Zbl 0678.76016号
[19] Chernov,A。;马卡蒂,C。;Mascotto,L.,斯托克斯问题的p-和hp-虚拟元素,高级计算。数学。,47,第24条,第(2021)页,第31页·Zbl 1475.65187号
[20] 奇诺西,C。;Marini,L.D.,四阶问题的虚拟元方法:(L^2)-估计,计算。数学。申请。,72, 8, 1959-1967 (2016) ·Zbl 1367.65169号
[21] Ciarlet,P.G.,椭圆问题的有限元方法(2002),SIAM·Zbl 0999.65129号
[22] Ciarlet,P.G.,线性和非线性函数分析及其应用(2013),SIAM·Zbl 1293.46001号
[23] 达西,F。;Vacca,G.,《混合高阶虚元法的砖:投影仪和微分算子》,应用。数字。数学。,155, 140-159 (2020) ·Zbl 1437.65184号
[24] Fairag,F.,Navier-Stokes方程流函数形式的两级有限元离散化,计算。数学。申请。,36, 117-127 (1998) ·Zbl 0944.76034号
[25] 费舍洛夫,D。;Ben-Artzi,M。;Croisille,J.-P.,Navier-Stokes系统纯流函数公式的最新发展,科学杂志。计算。,45, 238-258 (2010) ·Zbl 1203.76045号
[26] Fix,G.,海洋环流问题的有限元模型,SIAM J.Appl。数学。,29, 371-387 (1975) ·Zbl 0329.76092号
[27] Foster,E.L。;伊利埃斯库,T。;Wang,Z.,海洋定常准营养方程流函数公式的有限元离散化,计算。方法应用。机械。工程,261/262,2,105-117(2013)·Zbl 1286.86009号
[28] Foster,E.L。;伊利埃斯库,T。;Wells,D.,非定常准地转方程流函数形式的一致性有限元离散化,Int.J.Numer。分析。型号。,13, 6, 951-968 (2016) ·Zbl 1387.86003号
[29] Gatica,G.N。;穆纳尔,M。;Sequeira,F.,Navier-Stokes方程的混合虚元法,数学。模型方法应用。科学。,28, 14, 2719-2762 (2018) ·Zbl 1411.76062号
[30] Girault,V。;Raviart,P.A.,Navier-Stokes方程的有限元方法(1986),施普林格出版社:施普林格出版社,柏林·Zbl 0585.65077号
[31] Greatbatch,R.J。;Nadiga,B.T.,具有双涡旋风强迫的正压模式中的四度环流,J.Phys。海洋学家。,1461-1471年(2000年)
[32] 海德沃格尔,D.B。;罗宾逊,A.R。;Schulman,E.E.,《三种数值模型的准确性、效率和稳定性及其在开放海洋问题中的应用》,J.Compute。物理。,34, 1-53 (1980) ·Zbl 0495.76010号
[33] Kim,D。;Kim,T.Y。;帕克,E.J。;Shin,D.W.,基于B样条的有限元方法对海洋平稳准地转方程的误差估计,计算。方法应用。机械。工程,353,255-272(2018)·Zbl 1440.86001号
[34] Kim,D。;Pani,A.K。;Park,E.J.,稳态准营养方程的Morley有限元方法,计算。方法应用。机械。工程,375,文章113639 pp.(2021),21 pp·Zbl 1506.76088号
[35] Kim,T.Y。;帕克,E.J。;Shin,D.W.,海洋定常准营养方程的A(C^0)-间断Galerkin方法,计算。方法应用。机械。工程,300,225-244(2015)·Zbl 1425.74473号
[36] Kim,T.Y。;伊利埃斯库,T。;Fried,E.,基于B样条的海洋定常准营养方程有限元方法,计算。方法应用。机械。工程,286168-191(2015)·Zbl 1423.76246号
[37] 刘,X。;李,R。;Chen,Z.,Beaver-Joseph-Saffman界面条件下耦合Stokes-Darcy问题的虚拟元方法,Calcolo,56,4,第48条pp.(2019),28 pp·Zbl 1471.65200号
[38] 刘,X。;Chen,Z.,Navier-Stokes方程的非协调虚元方法,高级计算。数学。,45, 1, 51-74 (2019) ·Zbl 1419.65117号
[39] Majda,A.,《大气和海洋的偏微分方程和波导论》(2003),美国数学学会:美国数学学会纽约·兹比尔1278.76004
[40] Majda,A。;王欣,《基本地球物理流的非线性动力学和统计理论》(2006),剑桥大学出版社·Zbl 1141.86001号
[41] McWilliams,J.,《地球物理流体动力学基础》(2006),剑桥大学出版社·Zbl 1233.86003号
[42] Medjo,T.T.,海洋两层准营养方程的数值模拟,SIAM J.Numer。分析。,37, 2005-2022 (2000) ·Zbl 0977.76064号
[43] 迈尔斯,P.G。;Weaver,A.J.,诊断性正压有限元海洋环流模型,J.Atmos。海洋。技术。,12, 511-526 (1995)
[44] 莫拉·D·。;里维拉,G。;Velásquez,I.,基尔霍夫板振动问题的虚拟单元法,ESAIM:数学。模型。数字。分析。,52, 1437-1456 (2018) ·Zbl 1407.65274号
[45] Pedlosky,J.,地球物理流体动力学(1987),斯普林格·Zbl 0713.76005号
[46] Vallis,G.K.,《大气和海洋流体动力学:基础和大尺度环流》(2006),剑桥大学出版社
[47] Vacca,G.,Darcy和Brinkman方程的An(H^1)协调虚元,数学。模型方法应用。科学。,28, 159-194 (2018) ·Zbl 1457.65218号
[48] 赵,J。;张,B。;毛,S。;Chen,S.,Stokes问题的无发散非协调虚元,SIAM J.Numer。分析。,57, 6, 2730-2759 (2019) ·Zbl 1427.65388号
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