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复杂演化几何体中具有Dirichlet边界条件的偏微分方程的高阶精确扩散域方法。 (英语) Zbl 1453.65306号

摘要:扩散域或平滑边界方法由于其简单性和灵活性,是求解复杂几何中偏微分方程的一种很有吸引力的方法。在这种方法中,复杂的几何体被嵌入到更大的规则域中。使用复域的平滑特征函数重新计算原始PDE,并引入源项来近似边界条件。重新计算的方程与尺寸和域几何无关,可以用标准数值方法求解,同一求解器可以用于任何域几何。一个挑战是使该方法具有更高的精度。对于我们在这里重点关注的Dirichlet边界条件,当前的实现证明了其精度范围很广,但通常这些方法在(ε)中产生了最好的一阶精度,ε是表征特征函数平滑区域宽度的参数。通常,网格大小为\(\epsilon\propto h\)。在这里,我们使用匹配的渐近展开来分析扩散域偏微分方程,并解释观察到的行为。我们的分析还确定了对扩散域PDE的简单修改,这些修改在\(ε)中产生了高阶精度,例如,\(L^2)范数中的\(O。我们的分析结果在平稳域和运动域中得到了数值验证,其中水平集方法用于捕捉域边界的动力学并构造平滑的特征函数。

MSC公司:

65M55型 多重网格方法;涉及偏微分方程初值和初边值问题的区域分解
65号55 多重网格方法;含偏微分方程边值问题的区域分解
65米50 涉及偏微分方程的初值和初边值问题的数值解的网格生成、精化和自适应方法
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
35J05型 拉普拉斯算子、亥姆霍兹方程(约化波动方程)、泊松方程
92立方米 生理流量
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