×

黎曼流形中曲率流和弹性流边值问题的数值逼近。 (英语) Zbl 1478.65084号

摘要:我们给出了共形平坦二维黎曼流形中曲率流(曲线缩短流)和弹性流(曲线矫直流)边值问题的变分近似。对于发展中的开放曲线,我们提出了考虑适当梯度流结构的自然边界条件。基于合适的弱公式,我们引入了使用分段线性元素的有限元近似。对于某些方案,可以显示稳定性结果。导出的方案可以在非常不同的环境中使用。例如,我们将这些方案应用于Angenent度量,以便数值计算平均曲率流的旋转对称自收缩器。此外,我们利用这些方案来计算与多分量相场模型中的最优界面轮廓相关的测地线。

MSC公司:

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
53C21号 整体黎曼几何方法,包括PDE方法;曲率限制
35K55型 非线性抛物方程
第35页 歧管上的PDE
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用

参考文献:

[1] 安德鲁斯,B。;Chen,X.,双曲空间中的曲率流,J.Reine Angew。数学。,729, 29-49 (2017) ·Zbl 1371.53060号
[2] Angenent,S.B.:收缩甜甜圈。In:非线性扩散方程及其平衡状态,3(Gregynog,1989),Progr。非线性微分方程应用。,第7卷,第21-38页。Birkhäuser马萨诸塞州波士顿市(1992)·Zbl 0762.53028号
[3] 巴雷特,JW;Deckelnick,K。;Nürnberg,R.,轴对称平均曲率流的有限元误差分析,IMA J.Numer。分析。,41, 1641-1667 (2021) ·Zbl 07528290号 ·doi:10.1093/imanum/draa020
[4] 巴雷特,JW;Garcke,H。;Nürnberg,R.,四阶几何发展方程的参数有限元方法,J.Compute。物理。,222, 441-462 (2007) ·兹比尔1112.65093 ·doi:10.1016/j.jcp.2006.07.026
[5] 巴雷特,JW;Garcke,H。;Nürnberg,R.,关于组合二阶和四阶几何演化方程的变分近似,SIAM J.Sci。计算。,29, 1006-1041 (2007) ·Zbl 1148.65074号 ·数字对象标识代码:10.1137/060653974
[6] 巴雷特,JW;Garcke,H。;Nürnberg,R.,({{mathbb{R}}}^d)中闭合曲线梯度流的数值近似,IMA J.Numer。分析。,2010年4月30日至60日·Zbl 1185.65027号 ·doi:10.1093/imanum/drp005
[7] 巴雷特,JW;Garcke,H。;Nürnberg,R.,封闭和开放曲线的各向同性和各向异性弹性流的参数近似,数值。数学。,120, 489-542 (2012) ·Zbl 1242.65188号 ·doi:10.1007/s00211-011-0416-x
[8] 巴雷特,JW;Garcke,H。;Nürnberg,R.,带结点的弹性流:变分近似及其在非线性样条曲线中的应用,数学。模型方法应用。科学。,22, 1250,037 (2012) ·Zbl 1252.76038号 ·doi:10.1142/S0218202512500376
[9] 巴雷特,JW;Garcke,H。;Nürnberg,R.,四阶轴对称几何演化方程的有限元方法,J.Compute。物理。,376, 733-766 (2019) ·Zbl 1416.65334号 ·doi:10.1016/j.jcp.2018.10.006
[10] 巴雷特,JW;Garcke,H。;Nürnberg,R.,轴对称曲率流的变分离散化,数值。数学。,141, 791-837 (2019) ·Zbl 1419.65051号 ·doi:10.1007/s00211-018-1013-z
[11] 巴雷特,JW;Garcke,H。;Nürnberg,R.,黎曼流形中弹性流动的稳定离散,SIAM J.Numer。分析。,57, 1987-2018 (2019) ·Zbl 1422.65249号 ·doi:10.1137/18M1227111
[12] 巴雷特,JW;Garcke,H。;Nürnberg,R.,黎曼流形中曲线演化的数值逼近,IMA J.Numer。分析。,40, 1601-1651 (2020) ·Zbl 1466.65121号 ·doi:10.1093/imanum/drz012
[13] Barrett,J.W.,Garcke,H.,Nürnberg,R.:曲率驱动界面演化的参数有限元近似。收录于:Bonito,A.,Nochetto,R.H.(编辑)《数值分析手册》,第21卷,第275-423页。Elsevier,阿姆斯特丹(2020)·Zbl 1455.35185号
[14] 巴雷特,JW;Garcke,H。;Nürnberg,R.,闭曲面和开曲面轴对称Willmore流的稳定近似,数学。模型。数字。分析。,55, 833-885 (2021) ·Zbl 1500.65058号 ·doi:10.1051/m2安/201014
[15] Bartels,S.,不可拉伸曲线弹性流动近似的简单方案,IMA J.Numer。分析。,33, 1115-1125 (2013) ·Zbl 1298.65121号 ·doi:10.1093/imanum/drs041
[16] Benninghoff,H。;Garcke,H.,通过具有拓扑变化的参数主动轮廓对表面上的图像进行分割和恢复,J.Math。成像视觉。,55, 105-124 (2016) ·Zbl 1405.94014号 ·doi:10.1007/s10851-015-0616-6
[17] Berchenko-Kogan,Y.:Angenent环面的熵约为1.85122。实验。数学。(2019)。doi:10.1080/10586458.2019.1583616
[18] Berchenko-Kogan,Y.:数值计算平均曲率流自收缩指数。arXiv:2007.06094(2020)
[19] Bretin,E。;Masnou,S.,《非均匀最小分割的新相场模型及其在液滴动力学中的应用》,界面自由边界。,19, 141-182 (2017) ·Zbl 1377.49045号 ·doi:10.4171/IFB/379
[20] Cabezas-Rivas,E。;Miquel,V.,《双曲空间中保持体积的平均曲率流》,印第安纳大学数学系。J.,56,2061-2086(2007)·Zbl 1130.53045号 ·doi:10.1512/iumj.2007.56.3060
[21] Cheng,LT;伯查德,P。;梅里曼,B。;Osher,S.,《使用水平集方法约束在曲面上的曲线运动》,J.Compute。物理。,175, 604-644 (2002) ·Zbl 0996.65013号 ·doi:10.1006/jcph.2001.6960
[22] Chopp,DL,平均曲率流自相似解的计算,实验数学。,3, 1-15 (1994) ·Zbl 0811.53011号 ·doi:10.1080/10586458.1994.10504572
[23] 冷却,TH;Minicoszi,WP II,通用平均曲率流I:通用奇点,数学年鉴。,2, 175, 755-833 (2012) ·Zbl 1239.53084号 ·doi:10.4007/annals.2012.175.2.7
[24] Dall’Acqua,A.,Laux,T.,Lin,C.C.,Pozzi,P.,Spener,A.:球体上曲线的弹性流动。地理。流量3,1-13(2018)·Zbl 1393.53057号
[25] Dall'Acqua,A.,Lin,C.C.,Pozzi,P.:在固定长度和自然边界条件下,(mathbb{R}^n)中开放弹性曲线的演化。分析(柏林)34209-222(2014)·Zbl 1293.35136号
[26] Dall'Acqua,A.,Lin,C.C.,Pozzi,P.:具有固定长度和固定端的开放弹性曲线的梯度流。Ann.Sc.规范。超级的。比萨Cl.Sci。5(17), 1031-1066 (2017) ·Zbl 1401.35163号
[27] Dall’Acqua,A.,Lin,C.C.,Pozzi,P.:网络的弹性流动:长期存在的结果。地理。流量483-136(2019)·Zbl 1442.53072号
[28] Dall’Acqua,A.,Pozzi,P.:具有自然边界条件的Willmore-Helfrich曲线流。Commun公司。分析。地理。22, 617-669 (2014) ·Zbl 1319.53070号
[29] Dall’Acqua,A.,Spener,A.:双曲线平面中曲线的弹性流动。arXiv:1710.09600(2017)
[30] Dall’Acqua,A.,Spener,A.:双曲空间中弹性流动的圆形解。摘自:《偏微分方程解的形状分析学报》(2017),RIMS Kóky Do roku,第2082卷。日本京都(2018)
[31] Davis,TA,算法832:UMFPACK V4.3——非对称模式多波前方法,ACM Trans。数学。软件,30,196-199(2004)·Zbl 1072.65037号 ·doi:10.1145/992200.992206
[32] Deckelnick,K。;Dziuk,G.,参数化曲线弹性流动的误差分析,数学。计算。,78, 645-671 (2009) ·Zbl 1198.65183号 ·doi:10.1090/S0025-5718-08-02176-5
[33] Deckelnick,K。;Dziuk,G。;Elliott,CM,几何偏微分方程和平均曲率流的计算,Acta Numer。,14139-232(2005年)·Zbl 1113.65097号 ·doi:10.1017/S0962492904000224
[34] Drugan,G。;Kleene,SJ,浸没式自收缩机,翻译。美国数学。Soc.,369,7213-7250(2017)·Zbl 1457.53072号 ·数字对象标识代码:10.1090/tran/6907
[35] Drugan,G。;Nguyen,XH,通过变分方法收缩甜甜圈,J.Geom。分析。,28, 3725-3746 (2018) ·Zbl 1407.53063号 ·doi:10.1007/s12220-017-9976-z
[36] Elliott,C.M.:私人通信(2009)
[37] 爱泼斯坦,C.L.,盖奇,M.:曲线缩短流。摘自:《波浪运动:理论、建模和计算》(加州伯克利,1986年),《数学》。科学。Res.Inst.出版物。,第7卷,第15-59页。施普林格,纽约(1987)·Zbl 0645.53028号
[38] Garcke,H.,Haas,R.:非等温多组分多相对流系统的建模,第20卷,第325-338页。威利,伦敦(2008)
[39] Garcke,H。;Menzel,J。;Pluda,A.,Willmore平面网络流,J.Differ。Equ.、。,266, 2019-2051 (2019) ·Zbl 1436.35233号 ·doi:10.1016/j.jde.2018.08.019
[40] Garcke,H。;Menzel,J。;Pluda,A.,网络弹性流解的长期存在性,Commun。部分差异。Equ.、。,45, 1253-1305 (2020) ·兹比尔1460.35036 ·doi:10.1080/03605302.2020.1771364
[41] Garcke,H。;斯托斯,B。;Nestler,B.,《多相场概念:移动相边界和多结的数值模拟》,SIAM J.Appl。数学。,60, 295-315 (1999) ·Zbl 0942.35095号 ·doi:10.1137/S0036139998334895
[42] Haas,R.:一般非等温对流相场系统的建模和分析。雷根斯堡大学(2007)(博士论文)
[43] Helmers,M.,两相脂质双层膜中的扭结,计算变量,偏微分。Equ.、。,48, 211-242 (2013) ·Zbl 1272.49091号 ·doi:10.1007/s00526-012-0550-z
[44] Helmers,M.,旋转对称两相脂质双层膜近似的收敛性,Q.J.数学。,66, 143-170 (2015) ·Zbl 1326.49020号 ·doi:10.1093/qmath/hau027
[45] Huisken,G.,平均曲率流奇点的渐近行为,J.Differ。几何。,31, 285-299 (1990) ·Zbl 0694.53005号 ·doi:10.4310/jdg/1214444099
[46] Jost,J.,黎曼几何和几何分析(2005),柏林:施普林格,柏林·Zbl 1083.53001号
[47] 克莱恩,S。;Möller,NM,具有旋转对称性的自收缩机,Trans。美国数学。《社会学杂志》,3663943-3963(2014)·Zbl 1301.53063号 ·doi:10.1090/S0002-9947-2014-05721-8
[48] Koiso,N.,关于黎曼流形中弹性线的运动和奇异摄动,大阪J.数学。,52, 453-473 (2015) ·Zbl 1317.35251号
[49] Kraus,D.,Roth,O.:共形度量。在:现代函数理论主题,拉马努扬数学。Soc.Lect(社会学)。注释序列。,第19卷,第41-83页。拉马努扬数学。印度迈索尔Soc.(2013年)(另见https://arxiv.org/abs/0805.2235) ·兹比尔1314.30074
[50] Kühnel,W.:《微分几何:曲线-曲面-流形》,学生数学图书馆,第77卷。美国数学学会,普罗维登斯,RI(2015)·Zbl 1381.53001号
[51] 兰格,J。;Singer,DA,闭合曲线的总平方曲率,J.Differ。地理。,20, 1-22 (1984) ·Zbl 0554.53013号 ·doi:10.4310/jdg/1214438990
[52] 兰格,J。;Singer,DA,《黎曼流形中的曲线矫直》,《全球分析年鉴》。地理。,5, 133-150 (1987) ·Zbl 0653.53032号 ·doi:10.1007/BF00127856
[53] Linnér,A.,《曲线矫直和宫殿-男性条件》,Trans。美国数学。《社会学杂志》,350,3743-3765(1998)·兹比尔0921.58008 ·doi:10.1090/S0002-9947-98-01977-1
[54] Liu,Z.H.:平均曲率流量自收缩器的莫尔斯指数。麻省理工学院,密歇根州安阿伯(2016)(博士论文)
[55] Maitre,E。;Santosa,F.,涉及几何和约束的优化问题的水平集方法。二、。固定曲面上的优化,J.Compute。物理。,227, 9596-9611 (2008) ·Zbl 1359.74476号 ·doi:10.1016/j.jcp.2008.07.011
[56] Mikula,K。;Ševčović,D.,由测地曲率和外力驱动的曲面上曲线的演化,应用。分析。,85, 345-362 (2006) ·Zbl 1097.35084号 ·网址:10.1080/00036810500333604
[57] 米勒,M。;Spener,A.,关于双曲平面弹性流动的收敛性,Geom。流量,5,40-77(2020年)·Zbl 1437.53075号 ·doi:10.1515/geofl-2020-0002
[58] Schippers,E.,《保角度量的演算》,美国科学院学报。科学。芬恩。数学。,32497-521(2007年)·Zbl 1121.30021号
[59] Schmidt,A.,Siebert,K.G.:自适应有限元软件的设计:有限元工具箱ALBERTA。计算科学与工程讲义,第42卷。柏林施普林格出版社(2005)·Zbl 1068.65138号
[60] 斯皮拉,A。;Kimmel,R.,《参数流形上的几何曲线流动》,J.Compute。物理。,223, 235-249 (2007) ·Zbl 1118.53004号 ·doi:10.1016/j.jcp.2006.09.008
[61] Stone,A.,平均曲率流的密度函数和奇点结构,计算变量偏微分。Equ.、。,2, 443-480 (1994) ·Zbl 0833.35062号 ·doi:10.1007/BF01192093
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。