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平方相场晶体方程的二阶精确标量辅助变量(SAV)数值方法。 (英语) Zbl 1497.65196号

小结:本文提出并分析了方形相场晶体方程的二阶精确(时间)数值格式,即在空间原子尺度和时间扩散尺度上模拟晶体动力学的梯度流。它与标准相场晶体模型的主要区别是在自由能势中引入了4-拉普拉斯项,这反过来导致了更高程度的非线性。为了使数值格式线性化,同时保持非线性能量稳定性,我们使用标量辅助变量(SAV)方法,其中在时间模板中应用了二阶后向微分公式。同时,由于涉及4-拉普拉斯项,再加上非线性能量泛函下限的推导,SAV方法的直接应用面临一定困难。在所提出的数值方法中,对物理能量泛函进行了适当的分解,使得非线性能量部分有一个确定的全局下界,其余项导致具有正特征值的恒有效扩散项。反过来,数值格式可以通过恒效率类泊松型解算器(通过FFT)非常有效地实现,并且通过引入辅助变量建立了能量稳定性,并对所提出的SAV方法进行了最优速率收敛分析。文中还进行了一些数值实验,验证了该方法的有效性和准确性。

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