×

Allen-Cahn方程自适应有限元方法的恢复型后验误差估计。 (英语) Zbl 1434.65225号

摘要:本文的目的是利用Crank-Nicolson有限元方法推导Allen-Cahn方程的恢复型后验误差估计。误差的推导是基于椭圆重构技术,该技术将误差分解为两部分:椭圆误差和抛物误差。利用恢复型后验误差估计器作为Allen-Cahn方程的误差指标,提出了一种时空自适应算法。通过数值实验,验证了所推导的后验误差估计器及其自适应算法的可靠性和有效性。

MSC公司:

65奈拉 涉及偏微分方程的边值问题的误差界
65N30型 含偏微分方程边值问题的有限元、Rayleigh-Ritz和Galerkin方法
65牛顿50 涉及偏微分方程的边值问题的网格生成、细化和自适应方法
6500万06 含偏微分方程初值和初边值问题的有限差分方法
65岁15岁 涉及PDE的初值和初边值问题的误差界
35克35 与流体力学相关的PDE
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: 内政部

参考文献:

[1] 艾伦,S.M。;Cahn,J.W.,《反相边界运动微观理论及其在反相畴粗化中的应用》,《金属学报》。,27, 1085-1095 (1979)
[2] 风扇,D。;Chen,L.Q.,使用连续场模型进行晶粒生长的计算机模拟,《材料学报》。,45, 611-622 (1997)
[3] 小林,R。;沃伦,J.A。;Carter,W.C.,《晶界连续模型》,Physica D,140,141-150(2000)·Zbl 0956.35123号
[4] Krill,C.E。;陈立清,利用相场模型进行三维晶粒生长的计算机模拟,《材料学报》。,50, 3057-3073 (2002)
[5] 李毅。;Kim,J.,使用相场模型的多相图像分割,计算。数学。申请。,62, 737-745 (2011) ·兹比尔1228.94009
[6] 斯坦巴赫,I。;佩佐拉,F。;雀巢公司,B。;参见ßelberg,M。;Prieler,R。;施密茨,G.J。;Rezende,J.L.L.,多相系统的相场概念,《物理学D》,94,135-147(1996)·Zbl 0885.35148号
[7] 贝内斯,M。;查卢佩克(Chalupeck),V。;Mikula,K.,通过Allen-Cahn方程进行几何图像分割,应用。数字。数学。,51, 187-205 (2004) ·Zbl 1055.94502号
[8] Kay,医学博士。;Tomasi,A.,矢量值Allen-Cahn相场模型彩色图像分割:多重网格解决方案,IEEE Trans。图像处理。,18, 2330-2339 (2009) ·Zbl 1371.94190号
[9] Karma,A。;Rappel,W.J.,二维和三维枝晶生长的定量相场建模,Phys。E版,57,4323-4349(1998)·Zbl 1086.82558号
[10] Kobayashi,R.,枝晶生长的建模和数值模拟,Physica D,63,410-423(1993)·Zbl 0797.35175号
[11] 李毅。;Lee,H.G。;Kim,J.,晶体生长相场模拟的快速、稳健和准确的算子分裂方法,J.Cryst。增长,321176-182(2011)
[12] 博廷格,W.J。;沃伦,J.A。;贝克曼,C。;Karma,A.,凝固相场模拟,阿努。修订版材料。科学。,32, 163-194 (2002)
[13] 杜琪。;Nicolaides,R.A.,相变连续模型的数值分析,SIAM J.Numer。分析。,28, 1310-1322 (1991) ·Zbl 0744.65089号
[14] Esedoglu,S。;Tsai,Y.H.R.,分段常数Mumford-Shan泛函的阈值动力学,J.Compute。物理。,211, 367-384 (2006) ·兹比尔1086.65522
[15] Golubovic,L.公司。;列万多夫斯基,A。;Moldovan,D.,多层外延生长和晶体表面侵蚀中的界面动力学和远场平衡相变:连续理论见解,东亚应用杂志。数学。,1, 297-371 (2011) ·Zbl 1288.82044号
[16] Kim,J.,多组分流体流动的相场模型,Commun。计算。物理。,12, 613-661 (2012) ·Zbl 1373.76030号
[17] Choi,J.W。;Lee,H.G。;Jeong,D。;Kim,J.,求解Allen-Cahn方程的无条件梯度稳定数值方法,Physica A,3881791-1803(2009)
[18] X·冯。;Li,Y.,Allen-Cahn方程和平均曲率流的内罚间断Galerkin方法分析,IMA J.Numer。分析。,35, 1622-1651 (2015) ·Zbl 1328.65205号
[19] 吉伦·冈萨雷斯(Guillén-González),F。;Tierra,G.,Allen-ahn和Cahn-Hilliard模型的二阶格式和时间步长自适应性,计算。数学。申请。,68, 821-846 (2014) ·Zbl 1362.65104号
[20] 黄,Y。;杨伟(Yang,W.)。;王,H。;崔,J.,Allen-Cahn方程的自适应算子分裂有限元法,数值。方法偏微分方程,35,31290-1300(2019)·Zbl 1418.65132号
[21] Jeong,D。;Kim,J.,Allen-Cahn方程的显式混合有限差分格式,J.Compute。申请。数学。,340 (2018) ·Zbl 1432.65121号
[22] 乔希,V。;Jaiman,R.K.,保守和正保持Allen-Cahn相场模型的自适应变分程序,J.Compute。物理学。(2018) ·Zbl 1406.76049号
[23] 李,C。;黄,Y。;Yi,N.,解Allen-Cahn方程的无条件能量稳定二阶有限元方法,J.Compute。申请。数学。,353, 38-48 (2019) ·Zbl 1419.65116号
[24] 刘,Q。;张凯。;王,Z。;Zhao,J.,Allen-Cahn方程的双层有限元方法,国际计算杂志。数学。,2018年1月12日
[25] 沙阿(Shah,A.)。;萨比尔,M。;卡西姆,M。;Bastian,P.,求解Allen-Cahn方程的高效数值格式,Numer。方法偏微分方程,34,5,1820-1833(2018)·Zbl 1407.65130号
[26] 沈杰。;Tang,T。;Yang,J.,关于广义Allen-Cahn方程的最大原理保持格式,Commun。数学。科学。,14, 1517-1534 (2016) ·Zbl 1361.65059号
[27] 沈杰。;徐,J。;Yang,J.,梯度流的标量辅助变量(SAV)方法,J.Compute。物理。,353, 407-416 (2018) ·Zbl 1380.65181号
[28] 沈杰。;Yang,X.,Allen-Cahn和Cahn-Hilliard方程的数值近似,离散Contin。动态。系统。,28, 1669-1691 (2010) ·Zbl 1201.65184号
[29] Tang,T。;Yang,J.,Allen-Cahn方程的隐式显式格式保留了最大值原理,J.Compute。数学。,34, 471-481 (2016)
[30] 徐,J。;李毅。;Wu,S。;Bousquet,A.,关于相位场建模的部分隐式和完全隐式格式的稳定性和准确性,计算。方法应用。数学。,345, 826-853 (2019) ·Zbl 1440.80003号
[31] Bartels,S。;穆勒,R。;Ortner,C.,Allen-Cahn和Ginzburg-Landau方程在拓扑变化后近似的鲁棒先验和后验误差分析,SIAM J.Numer。分析。,49, 110-134 (2011) ·Zbl 1235.65116号
[32] 陈,Y。;黄,Y。;Yi,N.,Allen-Cahn方程的基于SCR的误差估计和自适应有限元方法,计算。数学。申请。(2019) ·Zbl 1442.65253号
[33] X·冯。;Wu,H.,Allen-Cahn方程和平均曲率流的后验误差估计和自适应有限元方法,J.Sci。计算。,24, 121-146 (2005) ·Zbl 1096.76025号
[34] Kessler博士。;诺切托,R.H。;Schmidt,A.,Allen-Cahn问题的后验误差控制:规避Gronwall不等式,ESAIM数学。模型。数字。分析。,38, 129-142 (2004) ·Zbl 1075.65117号
[35] Bänsch,E。;Karakatsani,F。;Makridakis,C.,全离散Crank-Nicolson方案的后验误差控制,SIAM J.Numer。分析。,50, 6, 2845-2872 (2012) ·Zbl 1267.65117号
[36] Bänsch,E。;Karakatsani,F。;Makridakis,C.,网格在时间上的修改对抛物型方程完全离散近似误差控制的影响,Appl。数字。数学。,67, 35-63 (2013) ·Zbl 1273.65124号
[37] 俄亥俄州拉基斯。;Pryer,T.,抛物线问题自适应有限元方法中的梯度恢复,IMA J.Numer。分析。,32, 1, 246-278 (2009) ·Zbl 1244.65130号
[38] Makridakis,C.,《完全离散线性抛物问题的椭圆重建和后验误差估计》,数学。公司。,752561627-1658(2006年)·Zbl 1109.65079号
[39] Makridakis,C。;Nochetto,R.H.,抛物线问题的椭圆重建和后验误差估计,SIAM J.Numer。分析。,41, 4, 1585-1594 (2004) ·Zbl 1052.65088号
[40] Bramble,J.H。;Schatz,A.H.,《有限元法中平均法的高阶局部精度》,数学。公司。,31, 74-111 (1977) ·Zbl 0353.65064号
[41] 黄,Y。;江,K。;Yi,N.,梯度恢复的一些加权平均方法,Adv.Appl。数学。机械。,4, 131-155 (2012) ·Zbl 1262.65154号
[42] Heimsund,B。;泰,X。;Wang,J.,通过(L^2)投影的有限元近似梯度的超收敛,SIAM J.Numer。分析。,40, 1538-1560 (2002) ·Zbl 1044.76032号
[43] 黄,Y。;刘,H。;Yi,N.,从分段(L^2)投影中恢复界面导数,J.Compute。物理。,231, 1230-1243 (2012) ·兹比尔1408.65009
[44] 齐恩基维茨,O.C。;Zhu,J.Z.,超收敛补丁恢复和后验误差估计。I.恢复技术,国际。J.数字。方法工程,33,7,1331-1364(1992)·Zbl 0769.73084号
[45] 张,Z。;Naga,A.,《一种新的有限元梯度恢复方法:超收敛特性》,SIAM J.Sci。计算。,26, 1192-1213 (2005) ·Zbl 1078.65110号
[46] Yan,N.,《有限元方法中的超收敛分析和后验误差估计》(2008),科学出版社
[47] 黄,Y。;Yi,N.,《超收敛聚类恢复方法》,J.Sci。计算。,44, 301-322 (2010) ·Zbl 1203.65256号
[48] Bartels,S。;Müller,R.,关于Allen-Cahn方程过奇点近似的(L^ inff(L^2))中的拟最优和稳健后验误差估计,数学。公司。,80, 274, 761-780 (2010) ·Zbl 1215.65149号
[49] Yi,N.,基于梯度恢复和自适应有限元方法的后验误差估计(2011),湘潭大学,(博士论文)
[50] He,L。;Zhou,A.,双线性椭圆问题的自适应有限元分析,科学。罪恶。数学。,46、7、929-944(2016),(中文)·Zbl 1499.65665号
[51] Chen,X.,Allen-Chan、Chan-hillard和一般界面相场方程的谱,Comm.偏微分方程,19,7-8,1371-1395(1994)·Zbl 0811.35098号
[52] Akrivis,G。;Makridakis,C。;Nochetto,R.H.,抛物方程Crank-Nicolson方法的后验误差估计,数学。公司。,75, 254, 511-532 (2005) ·Zbl 1101.65094号
[53] 洛津斯基,A。;毕加索,M。;Prachittham,V.,《Crank-Nicolson方法的各向异性误差估计:抛物线问题的应用》,SIAM J.Sci。计算。,2757-2783年4月31日(2009年)·Zbl 1215.65154号
[54] Chen,L.,iFEM:Matlab(2008)中的创新有限元方法包,http://math.uci.edu/陈龙/ifem.html
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。