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弹性声学问题的高阶间断Galerkin方法。 (英语) 兹比尔1441.74228

摘要:我们通过在多边形和多面体网格上使用间断Galerkin格式,解决了由弹性波和声波传播现象耦合引起的演化问题的空间离散化。问题的耦合性质归因于在固体(弹性)域和流体(声学)域之间的界面上施加的适当传输条件。我们陈述并证明了问题强形式的一个适定性结果,给出了半离散形式的稳定性分析,最后证明了在适当的(与网格相关的)能量范数下所得形式的先验(hp)版本误差估计。我们还讨论了用于获得完全离散系统的时间积分方案。在二维环境中进行的数值实验验证了收敛结果。

MSC公司:

74S05号 有限元方法在固体力学问题中的应用
76M10个 有限元方法在流体力学问题中的应用
65个M12 含偏微分方程初值和初边值问题数值方法的稳定性和收敛性
65M60毫米 涉及偏微分方程初值和初边值问题的有限元、Rayleigh-Ritz和Galerkin方法
74J05型 固体力学中的线性波
2005年第76季度 水力和气动声学
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参考文献:

[1] Arnold,D.N。;布雷齐,F。;Cockburn,B。;Marini,L.D.,椭圆问题间断Galerkin方法的统一分析,SIAM J.Numer。分析。,39, 1749-1779 (2002) ·Zbl 1008.65080号
[2] Rivière,B.,(解椭圆和抛物方程的间断Galerkin方法。解椭圆和双曲方程的不连续Galerki方法,应用数学前沿(2008),SIAM)·Zbl 1153.65112号
[3] Di Pietro,D.A。;Ern,A.,(间断Galerkin方法的数学方面。间断Galergin方法的数字方面,数学与应用(2012),Springer-Verlag)·Zbl 1231.65209号
[4] 赫塞文,J.S。;Warburton,T.,(Nodal Discontinuous Galerkin Methods,Nodal discontinurous Galergin Methods.应用数学文本,第54卷(2008),Springer-Verlag New York)·Zbl 1134.65068号
[5] 埃斯特哈齐,S。;施耐德,F。;Mazzieri,I。;Bokelmann,G.,《地下洞室探测地震波建模技术报告》(2017),MOX,Politecnico di Milano
[6] 埃斯特哈齐,S。;施耐德,F。;佩鲁贾,I。;Bokelmann,G.,《高阶有限元法在地下洞室周围和内部纵波传播中的应用》,《地球物理学》,82,T197-T206(2017)
[7] 施耐德,F。;埃斯特哈齐,S。;佩鲁贾,I。;Bokelmann,G.,球形声腔的地震共振,地球物理。前景。,65, 1-24 (2017)
[8] 弗莱米什,B。;Kaltenbacher,M。;Wohlmuth,B.I.,非匹配网格上的弹性-声学和声学耦合,国际期刊数字。方法工程,671791-1810(2006)·Zbl 1127.74042号
[9] Mönköla,S.,声波和弹性波之间流体-结构相互作用的数值模拟(2011),Jyväskylä大学,(博士论文)
[10] Antonietti,P.F。;宾夕法尼亚州休斯顿。;胡,X。;萨蒂,M。;Verani,M.,多边形和多面体网格上hp-version内部惩罚间断Galerkin方法的多重网格算法,Calcolo,54,1169-1198(2017)·Zbl 1421.65029号
[11] Antonietti,P.F。;Cangiani,A。;科利斯,J。;东,Z。;Georgoulis,E.H。;Giani,S。;Houston,P.,复杂区域上偏微分方程的间断Galerkin有限元方法综述,(Barrenechea,G.;Brezzi,F.;Cangiani,A。;Georgeoulis,E.,《建造桥梁:数值偏微分方程现代方法中的联系和挑战》。《架桥:数值偏微分方程现代方法的联系与挑战》,《计算科学与工程讲义》,第114卷(2016),Springer,Cham)·Zbl 1357.65251号
[12] Antonietti,P.F。;Mazzieri,I.,多边形和多面体网格上弹性动力学方程的高阶间断Galerkin方法,计算。方法应用。机械。工程,342,414-437(2018)·Zbl 1440.65129号
[13] Antonietti,P.F。;布雷齐,F。;Marini,L.D.,间断Galerkin方法的气泡稳定性,计算。方法应用。机械。工程,1981651-1659(2009)·Zbl 1227.65110号
[14] Cangiani,A。;Georgoulis,E.H。;Houston,P.,《多边形和多面体网格上的不连续Galerkin方法版本》,数学。模型方法应用。科学。,24, 2009-2041 (2014) ·Zbl 1298.65167号
[15] Cangiani,A。;东,Z。;Georgoulis,E.H。;Houston,P.,(hp)-多面体网格上对流-扩散-反应问题的VErsion间断Galerkin方法,ESAIM Math。模型。数字。分析。,50, 699-725 (2016) ·Zbl 1342.65213号
[16] Cangiani,A。;东,Z。;Georgoulis,E.H.,《棱柱网格上抛物问题的时空间断Galerkin方法》,SIAM J.Sci。计算。,39,A1251-A1279(2017)·Zbl 1371.65106号
[17] Antonietti,P.F。;Pennesi,G.,非嵌套多面体网格上间断Galerkin方法的(V)循环多重网格算法,J.Sci。计算。(2018),在线发布·兹比尔1410.65092
[18] Antonietti,P.F。;宾夕法尼亚州休斯顿。;Pennesi,G.,多面体网格上的快速数值积分及其在间断Galerkin有限元方法中的应用,J.Sci。计算。,77, 1339-1370 (2018) ·Zbl 1435.65044号
[19] Cangiani,A。;东,Z。;Georgoulis,E.H。;Houston,P.,((hp)-多边形和多面体网格上的不连续Galerkin方法版本\(h p)-多边形和多面体网格上的不连续Galerkin方法版本,SpringerBriefs in Mathematics(2017),Springer International Publishing)·Zbl 1382.65307号
[20] 北苏库马尔。;Tabarrei,A.,保形多边形有限元,国际数字杂志。方法工程,612045-2066(2004)·Zbl 1073.65563号
[21] Tabarrei,A。;Sukumar,N.,多边形有限元在线性弹性中的应用,国际计算杂志。方法,3503-520(2006)·兹比尔1198.74104
[22] Manzini,G。;Russo,A。;Sukumar,N.,《多边形和多面体有限元方法的新观点》,数学。模型方法应用。科学。,24, 1665-1699 (2014) ·Zbl 1291.65322号
[23] Tabarrei,A。;Sukumar,N.,多边形和四叉树网格上的扩展有限元法,计算。方法应用。机械。工程,197,425-438(2008)·Zbl 1169.74634号
[24] Antonietti,P.F。;比戈尼,N。;Verani,M.,椭圆控制问题的模拟离散化,J.Sci。计算。,56, 14-27 (2013) ·Zbl 1273.65079号
[25] Antonietti,P.F。;Beirão da Veiga,L.公司。;Verani,M.,椭圆障碍问题的模拟离散化,数学。公司。,82, 1379-1400 (2013) ·Zbl 1271.65136号
[26] 布雷齐,F。;布法,A。;Lipnikov,K.,椭圆问题的模拟有限差分,ESAIM数学。模型。数字。分析。,43, 277-295 (2009) ·Zbl 1177.65164号
[27] Gyrya,V。;Lipnikov,K。;Manzini,G.,扩散方程的任意阶混合模拟有限差分法,ESAIM Math。模型。数字。分析。,50, 851-877 (2016) ·Zbl 1342.65202号
[28] Beirão da Veiga,L.公司。;Lipnikov,K。;Manzini,G.,多边形网格上椭圆问题的任意阶节点模拟离散化,SIAM J.Numer。分析。,49, 1737-1760 (2011) ·Zbl 1242.65215号
[29] Beirão da Veiga,L.公司。;布雷齐,F。;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。,199-214年3月23日(2013年)·Zbl 1416.65433号
[30] Beirão da Veiga,L.公司。;布雷齐,F。;马里尼,L.D。;Russo,A.,多边形网格上一般二阶椭圆问题的混合虚元方法,ESAIM Math。模型。数字。分析。,50, 727-747 (2016) ·Zbl 1343.65134号
[31] Beirão da Veiga,L.公司。;布雷齐,F。;马里尼,L.D。;Russo,A.,多边形网格上一般二阶椭圆问题的虚拟元方法,数学。模型方法应用。科学。,26, 729-750 (2016) ·Zbl 1332.65162号
[32] Antonietti,P.F。;布鲁吉,M。;Scacchi,S。;Verani,M.,关于多边形网格拓扑优化的虚拟元方法:数值研究,计算。数学。申请。,74, 1091-1109 (2017) ·Zbl 1391.74205号
[33] Antonietti,P.F。;Manzini,G。;Verani,M.,双调和问题的完全非协调虚元方法,数学。模型方法应用。科学。,28, 387-407 (2018) ·Zbl 1381.65090号
[34] Cockburn,B。;Gopalakrishnan,J。;Lazarov,R.,二阶椭圆问题间断Galerkin方法、混合方法和连续Galerkins方法的统一杂交,SIAM J.Numer。分析。,47, 1319-1365 (2009) ·兹比尔1205.65312
[35] Kirby,R.M。;Sherwin,S.J。;Cockburn,B.,《对CG或HDG的比较研究》,《科学杂志》。计算。,51, 183-212 (2012) ·Zbl 1244.65174号
[36] Cockburn,B。;Gopalakrishnan,J。;Sayas,F.J.,基于投影的HDG方法误差分析,数学。公司。,79, 1351-1367 (2010) ·Zbl 1197.65173号
[37] Di Pietro,D.A。;Ern,A。;Lemaire,S.,基于局部重建算子的一般网格上扩散的任意阶紧致离散化,计算。方法应用。数学。,14, 461-472 (2014) ·Zbl 1304.65248号
[38] Di Pietro,D.A。;Droniou,J.,一般网格上Leray-Lions椭圆方程的混合高阶方法,数学。公司。,86, 2159-2191 (2017) ·Zbl 1364.65224号
[39] 博纳尔迪,F。;Di Pietro,D.A。;Geymona,G。;Krasucki,F.,Kirchhoff-Love板弯曲问题的混合高阶方法,ESAIM数学。模型。数字。分析。,52, 393-421 (2018) ·Zbl 1404.65251号
[40] Bermúdez,A。;Hervella-Neeto,L。;Rodríguez,R.,三维弹性声学振动的有限元计算,J.Sound Vib。,219279-306(1999年)·Zbl 1235.74267号
[41] 巴鲁克,H。;Djellouli,R。;Estecahandy,E.,弹性声场相对于Lipschitz域的Fréchet导数的表征,J.Inverse Ill-Pose Probl。,22, 1-8 (2014) ·兹比尔1282.65137
[42] 巴鲁克,H。;Djellouli,R。;Estecahandy,E.,《配备曲边边界的高效类DG公式用于解决弹性声散射问题》,国际。J.数字。方法工程,98,747-780(2014)·Zbl 1352.74101号
[43] Brunner,D。;Junge,M。;Gaul,L.,《流体-结构相互作用大型问题的FE-BE耦合方案比较》,国际。J.数字。方法工程,77,664-688(2009)·Zbl 1156.74374号
[44] De Basabe,J.D。;Sen,M.K.,《弹性波在具有流固界面的介质中传播的有限差分法和谱元法的比较》,Geophys。《国际期刊》,200,278-298(2015)
[45] 费舍尔,M。;Gaul,L.,用于声-结构相互作用的快速BEM-FEM砂浆耦合,国际。J.数字。方法工程,621677-1690(2005)·Zbl 1121.74473号
[46] Mandel,J.,《耦合流固声学问题的迭代子结构方法》,J.Compute。物理。,177, 95-116 (2002) ·Zbl 1120.74450号
[47] Mönköla,S.,《关于地震波问题瞬态谱元模型的准确性和效率》,Adv.Math。物理。,1-15 (2016) ·Zbl 1388.86005号
[48] Péron,V.,薄层域中弹性声学问题集的等效边界条件,ESAIM Math。模型。数字。分析。,48, 1431-1449 (2014) ·Zbl 1302.35101号
[49] Wilcox,L.C.公司。;斯塔德勒,G。;Burstede,C。;Ghattas,O.,波在耦合弹性声学介质中传播的高阶间断Galerkin方法,J.Compute。物理。,229, 9373-9396 (2010) ·Zbl 1427.74071号
[50] Popa,M.,耦合流固系统中散射的有限元解(2002),科罗拉多大学(博士论文)
[51] Benthien,G.W.(本琴,G.W.)。;Schenck,H.A.,《结构-声学耦合》(Ciskowski,R.;Brebbia,C.,《声学中的边界元方法》,声学中的边缘元方法,计算力学出版物(1991),爱思唯尔应用科学,南安普敦)·Zbl 0758.76036号
[52] 弗莱米什,B。;Kaltenbacher,M。;特里本巴彻,S。;Wohlmuth,B.I.,弹性-声学相互作用应用中标准和混合有限元方法的等效性,SIAM J.Sci。计算。,32, 1980-2006 (2010) ·Zbl 1410.74065号
[53] 肖国忠。;Nigam,N.,薄区域外部流体-结构相互作用的传输问题,高级微分方程,81281-1318(2003)·Zbl 1096.74014号
[54] 肖国忠。;萨亚斯,F.J。;Weinacht,R.J.,时间依赖型流体-结构相互作用,数学。方法应用。科学。,40, 486-500 (2017) ·Zbl 1364.35221号
[55] 肖国忠。;Sánchez-Vizuet,T。;Sayas,F.J.,瞬态波-结构相互作用的边界和耦合边界无限元方法,IMA J.Numer。分析。,37, 237-265 (2017) ·Zbl 1433.74114号
[56] R.A.牛仔裤。;Mathews,I.C.,《使用耦合有限元和变分边界元技术解决流体-结构相互作用问题》,J.Acust。《美国社会》,88(1990)
[57] Komatitsch,D。;巴恩斯,C。;Tromp,J.,《流体-固体界面附近的波传播:光谱元素方法》,《地球物理学》,65,623-631(2000)
[58] Lee,H.Y。;Lim,S.C。;Min,D.J。;Kwon,B.D。;Park,M.,2D时域声弹性耦合建模:基于单元的有限差分方法,Geosci。J.,13,407-414(2009)
[59] Brezis,H.,(泛函分析,sobolev空间和偏微分方程。泛函分析、sobolef空间和偏偏微分方程,Universitext(2011),Springer-Verlag New York)·Zbl 1220.46002号
[60] Brown,T.S。;Sánchez-Vizuet,T。;Sayas,F.J.,模拟压电固体声波散射的半离散系统演化,ESAIM Math。模型。数字。分析。,52, 423-455 (2018) ·Zbl 06966729号
[61] 里维埃,B。;肖,S。;惠勒,M。;Whiteman,J.,线性弹性和准静态线性粘弹性的间断Galerkin有限元方法,数值。数学。,95347-376(2003年)·Zbl 1253.74114号
[62] 里维埃,B。;肖,S。;Whiteman,J.,动态线性固体粘弹性问题的间断Galerkin有限元方法,数值。偏微分方程方法,231149-1166(2007)·兹比尔1127.74045
[63] Ferroni,A.,混合六面体-四面体网格弹性动力学方程的间断Galerkin谱元方法(2017),米兰理工大学(博士论文)
[64] 博纳尔迪,F。;Geymona,G。;Krasucki,F.,《具有热效应的智能材料建模:动态和准静态演化》,《数学》。模型方法应用。科学。,25, 2633-2667 (2015) ·兹比尔1325.74036
[65] 佩鲁贾,I。;Schötzau,D.,《扩散问题局部间断Galerkin方法的分析》,科学杂志。计算。,17, 561-571 (2002) ·Zbl 1001.76060号
[66] Girault,V。;Raviart,P.A.,《Navier-Stokes方程的有限元方法》(1986),Springer-Verlag纽约·兹伯利0585.65077
[67] 布雷齐,F。;Fortin,M.,(混合和混合有限元方法。混合和混合的有限元方法,计算数学中的Springer级数(1991),Springer-Verlag纽约)·Zbl 0788.7302号
[68] Antonietti,P.F。;Ferroni,A。;Mazzieri,I。;Paolucci,R。;Quarteroni,A。;斯梅尔齐尼,C。;Stupazini,M.,用不连续谱元方法对地震波进行数值模拟,ESAIM:ProcS,61,1-37(2018)·Zbl 1453.86013号
[69] Lozinski,A.,在非常一般的网格上静态凝聚的原始间断Galerkin方法,Numer。数学。(2019) ·Zbl 1428.65090号
[70] Arnold,D.N。;布雷齐,F。;福尔克,R.S。;Marini,L.D.,无锁Reissner-Mindlin元素,无减少积分,计算。方法应用。机械。工程,196,3660-3671(2007)·Zbl 1173.74396号
[71] Antonietti,P.F。;阿尤索·德·迪奥斯(Ayuso de Dios),B。;Mazzieri,I。;Quarteroni,A.,弹性动力学问题间断Galerkin近似的稳定性分析,J.Sci。计算。,68, 143-170 (2016) ·Zbl 1383.74082号
[72] Antonietti,P.F。;Ferroni,A。;Mazzieri,I。;Quarteroni,A.,(h p)-VErsion弹性动力学方程的间断Galerkin近似,(Bittencourt,M.;Dumont,N.;Hesthaven,J.,《偏微分方程的谱和高阶方法ICOSAHOM 2016》。偏微分方程的谱和高阶方法ICOSAHOM 2016,计算科学与工程讲义,第119卷(2017),Springer,Cham)·Zbl 1388.74090号
[73] Quarteroni,A。;Valli,A.,偏微分方程的数值逼近,第23卷(2008),Springer Science&Business Media·Zbl 1151.65339号
[74] Talischi,C。;Paulino,G.H。;佩雷拉,A。;Menezes,I.F.M.,PolyMesher:用matlab编写的多边形元素通用网格生成器,Struct。多学科。最佳。,45, 309-328 (2012) ·Zbl 1274.74401号
[75] Antonietti,P。;Mazzieri,I。;Dal Santo,N。;Quarteroni,A.,应用于弹性动力学的常微分方程的高阶间断Galerkin近似,IMA J.Numer。分析。,38, 4, 1709-1734 (2018) ·兹比尔1462.65127
[76] Ricker,N.,《地震子波的形式和传播规律》,《地球物理学》,第18期,第10-40页(1953年)
[77] Quarteroni,A.,微分问题的数值模型,MS&A(2014),Springer-Verlag-Mailand·Zbl 1285.65054号
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