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生物膜的数值方法:一致细分方法与非一致PL方法。 (英语) Zbl 1455.49023号

生物膜的Canham-Helfrich-Evans模型由一系列几何约束变分问题组成。在本文中,我们比较了基于分段线性(PL)和细分曲面(SS)的两类变分问题的数值方法。由于SS方法基于样条逼近,可以被视为PL方法的高阶版本,人们可能会认为这两种方法之间的唯一区别在于精度。在本文中,我们证明了基于最小化文献中提出的任何一个“PL Willmore能量”的数值方法将无法收敛到连续问题的解,而基于最小化真正的Willmore-能量的方法,对于SS而不是PL曲面,是成功的。受此分析的启发,我们还提出了一种基于共形几何技术的PL方法的正则化方法。我们解决了许多对求解器效率至关重要的实施问题。本文附带了一个名为WMINCON的软件包,它提供了所有相关几何函数的并行实现。当与标准约束优化求解器结合时,几何变分问题可以用数值方法求解。为此,我们认识到,一些可用的优化算法/解算器能够保持对称性,而另一些则能够打破对称性;我们探讨这一观察结果的后果。

MSC公司:

49米41 PDE约束优化(数值方面)
65D99型 数值近似和计算几何(主要是算法)
65K10码 数值优化与变分技术
65Z05个 科学应用
30立方厘米 Schwarz-Christoffel型映射
90立方 非线性规划
41甲15 样条线近似
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