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具有界面条件的移动间断Galerkin有限元的最小二乘公式。 (英语) Zbl 1524.65824号

摘要:提出了具有界面条件强制的移动不连续伽辽金有限元方法(LS-MDG-ICE)的最小二乘公式。该方法将MDG-ICE与间断Petrov-Galerkin(DPG)相结合,MDG-ICE使用了一个弱公式,该公式分别执行守恒定律和相应的界面条件,并将离散几何体视为变量Demkowicz和Gopalakrishnan的方法,从离散流场和离散几何体的试验空间系统地生成最佳试验函数。对于无粘流,LS-MDG-ICE检测并拟合先验未知界面,包括冲击。对于对流主导扩散,LS-MDG-ICE使用各向异性曲线自适应性解析内层,例如粘性激波和边界层,其中高阶形状表示是各向异性的,以精确解析流场。因此,无论网格分辨率和多项式次数如何,LS-MDG-ICE解都是无振荡的。最后,对于一维线性和非线性问题,当离散几何体是固定的时,LS-MDG-ICE证明了相对于精确解的解误差的最优收敛性,当离散几何学被视为变量时,证明了超最优收敛性。

MSC公司:

65N30型 含偏微分方程边值问题的有限元、Rayleigh-Ritz和Galerkin方法
76M10个 有限元方法在流体力学问题中的应用
65N12号 含偏微分方程边值问题数值方法的稳定性和收敛性
35J25型 二阶椭圆方程的边值问题
65奈拉 涉及偏微分方程的边值问题的误差界
65K10码 数值优化和变分技术
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
76号06 可压缩Navier-Stokes方程
35季度30 Navier-Stokes方程
65平方米 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
65升12 常微分方程的有限差分和有限体积法

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参考文献:

[1] 科里根,A。;Kercher,A。;Kessler,D.,带界面流动的移动间断Galerkin有限元方法Tech。代表NRL/MR/6040-17-9765(2017),美国海军研究实验室
[2] 科里根,A。;Kercher,A。;Kessler,D.,带界面流动的移动间断Galerkin有限元方法,国际。J.数字。方法流体,89,9,362-406(2019)
[3] Kercher,A。;科里根,A。;Kessler,D.,可压缩粘性流界面条件强化的移动间断Galerkin有限元法(2020),arXiv预印本arXiv:2002.12740
[4] 基思,B。;彼得里德斯,S。;Fuentes,F。;Demkowicz,L.,离散最小二乘有限元方法,计算。方法应用。机械。工程,327226-255(2017)·Zbl 1439.65179号
[5] Demkowicz,L。;Gopalakrishnan,J.,一类不连续的Petrov-Galerkin方法。第一部分:输运方程,计算。方法应用。机械。工程师,199、23-24、1558-1572(2010)·Zbl 1231.76142号
[6] Demkowicz,L。;Gopalakrishnan,J.,一类不连续的Petrov-Galerkin方法。二、。最佳测试功能,数值。偏微分方程方法,27,1,70-105(2011)·Zbl 1208.65164号
[7] Demkowicz,L。;戈帕拉克里希南,J。;Niemi,A.H.,一类非连续Petrov-Galerkin方法。第三部分:适应性,应用。数字。数学。,62, 4, 396-427 (2012) ·Zbl 1316.76047号
[8] Demkowicz,L.,《各种变分公式和闭程定理》。代表15-03(2015),ICES,检索自https://www.oden.utexas.edu/media/reports/2015/1503.pdf
[9] Demkowicz,L。;Gopalakrishnan,J.,非连续Petrov-Galerkin(DPG)MethodTech。代表15-20(2015),ICES,检索自https://www.oden.utxas.edu/media/reports/2015/1520.pdf
[10] Demkowicz,L。;戈帕拉克里希南,J。;Keith,B.,DPG-star方法,计算。数学。申请。(2020) ·Zbl 1447.65133号
[11] Gopalakrishnan,J.,《关于DPG方法的五次讲座》(2013),arXiv预印本arXiv:1306.0557
[12] 戈帕拉克里希南,J。;邱伟,实用DPG方法分析,数学。公司。,83, 286, 537-552 (2014) ·Zbl 1282.65154号
[13] 卡斯滕森,C。;Demkowicz,L。;Gopalakrishnan,J.,《为DPG方法和应用程序打破空间和形式》,包括麦克斯韦方程组,计算。数学。申请。,72, 3, 494-522 (2016) ·兹比尔1359.65249
[14] 蔡,Z。;拉扎罗夫,R。;Manteuffel,T。;McCormick,S.,二阶偏微分方程的一阶系统最小二乘法:第一部分,SIAM J.Numer。分析。,31, 6, 1785-1799 (1994) ·Zbl 0813.65119号
[15] Bochev,P。;Gunzburger,M.,最小二乘型有限元方法,SIAM Rev.,40,4,789-837(1998)·Zbl 0914.65108号
[16] Bochev,P。;Gunzburger,M.,Least-Squares有限元方法(2009),Springer Science&Business Media·Zbl 1168.65067号
[17] Chan,J。;Demkowicz,L。;Moser,R。;Roberts,N.,一种新的具有最佳测试函数的间断Petrov-Galerkin方法。第五部分:1D汉堡和纳维-斯托克斯方程技术的解决方案。Rep.10-25(2010),ICES,检索自https://www.oden.utexas.edu/media/reports/2010/1025.pdf
[18] Chan,J。;Demkowicz,L。;Moser,R.,稳态粘性可压缩流的DPG方法,计算与流体,98,69-90(2014)·Zbl 1391.76311号
[19] 罗伯茨,N.V。;Bui-Thanh,T。;Demkowicz,L.,斯托克斯问题的DPG方法,计算。数学。申请。,67, 4, 966-995 (2014) ·Zbl 1381.76200号
[20] 罗伯茨,N。;Demkowicz,L。;Moser,R.,《不可压缩Navier-Stokes方程自适应解的非连续Petrov-Galerkin方法》,J.Compute。物理。,301456-483(2015年)·Zbl 1349.76259号
[21] Bui-Thanh,T。;Demkowicz,L。;Ghattas,O.,《Friedrichs系统的统一非连续Petrov-Galerkin方法及其分析》,SIAM J.Numer。分析。,51, 4, 1933-1958 (2013) ·Zbl 1278.65173号
[22] Gerritsma,M。;Proot,M.,《不连续最小二乘谱元法的分析》,《科学杂志》。计算。,17, 1-4, 297-306 (2002) ·Zbl 1004.65073号
[23] 曹毅。;Gunzburger,M.,界面问题解的最小二乘有限元近似,SIAM J.Numer。分析。,35, 1, 393-405 (1998) ·Zbl 0913.65096号
[24] 巴德,C。;黄,W。;Russell,R.,《移动网格的适应性》,《数值学报》。,18, 111-241 (2009) ·Zbl 1181.65122号
[25] 黄,W。;Russell,R.,《自适应移动网格方法》(2010),Springer Science&Business Media
[26] Moretti,G.,《冲击拟合三十六年》,计算与流体,31,4,719-723(2002)·Zbl 1075.76501号
[27] Salas,M.,《防震底漆》(2009),CRC出版社
[28] Salas,M.,《防震简史》(计算流体动力学2010(2011),Springer),第37-53页·Zbl 1346.76173号
[29] Zahr,M.J。;Persson,P.-O.,一种基于优化的方法,用于具有不连续解的守恒定律的高阶精确离散化(2017),arXiv e-prints,arXiv:1712.03445·Zbl 1395.76041号
[30] 扎尔,M。;Persson,P.-O.,用于高阶精确冲击跟踪的基于优化的非连续Galerkin方法,(AIAA,2018年AIAA航空航天科学会议(2018)),AIAA-2018-0063,http://dx.doi.org/10.2514/6.2018-0063 ·兹比尔1395.76041
[31] 扎尔,M。;Persson,P.-O.,一种基于优化的方法,用于不连续解守恒定律的高阶精确离散,J.Compute。物理。(2018) ·Zbl 1395.76041号
[32] Zahr,M.J。;Shi,A。;Persson,P.-O.,使用基于优化的自适应高阶间断Galerkin方法的隐式冲击跟踪(2019),ArXiv电子打印ArXiv:1912.11207
[33] Zahr,M.J。;Shi,A。;Persson,P.-O.,《附加激波流的自适应高阶间断Galerkin方法》(AIAA,2020年AIAA科学技术论坛(2020)),AIAA-2020-0537,http://dx.doi.org/10.2514/6.2020.0537 ·Zbl 1436.76035号
[34] 科里根,A。;Kercher,A。;凯斯勒,D。;Wood-Thomas,D.,在附加弯曲激波存在下具有界面条件强制的移动非连续Galerkin方法的收敛性,(AIAA,2019年AIAA航空论坛(2019年)),AIAA-2019-3207,http://dx.doi.org/10.2514/6.2019-3207
[35] Schatz,A。;Wahlbin,L.,关于二维和一维奇摄动反应扩散问题的有限元方法,数学。公司。,40, 161, 47-89 (1983) ·Zbl 0518.65080号
[36] 布拉托夫,I。;Strygin,V.,关于一阶常微分方程组奇摄动边值问题的配点法和Galerkin方法中的最佳可能收敛阶估计,Math。公司。,68, 226, 683-715 (1999) ·Zbl 1043.65092号
[37] Tang,T。;T.R.,M.,奇异摄动问题的边界层解析伪谱方法,SIAM J.Sci。计算。,17, 2, 430-438 (1996) ·Zbl 0851.65058号
[38] Gresho,P.M。;Lee,R.L.,不要抑制摇摆——他们在告诉你一些事情!,计算和流体,9,2,223-253(1981)·Zbl 0436.76065号
[39] Linß,T.,对流扩散问题的自适应分层网格,计算。方法应用。机械。工程师,192,9-10,1061-1105(2003)·Zbl 1022.76036号
[40] Linß,T.,《反应-对流-扩散问题的层自适应网格》,第1985卷(2010年)·Zbl 1202.65120号
[41] Bakhvalov,N.,《存在边界层时求解边值问题的方法优化》,Zh。维奇尔。Mat.Mat.Fiz.,材料Fiz。,9841-859(1969),俄语·兹伯利0208.19103
[42] 色诺芬托斯,C.,《奇异摄动问题有限元方法的(h p)版本》(1996),马里兰大学巴尔的摩县分校,(博士论文)
[43] 色诺芬托斯,C.,非光滑区域奇摄动问题的hp有限元方法,数值。偏微分方程方法,15,1,63-89(1999)·Zbl 0930.65126号
[44] Shishkin,G.,奇摄动椭圆方程和抛物方程的网格逼近(1990),Keldysh研究所:莫斯科Keldysh研究所,(俄语)·Zbl 0816.65070号
[45] 施瓦布,C。;Suri,M.,边界层问题有限元方法的(p)和(h p)版本,数学。公司。,65, 216, 1403-1429 (1996) ·Zbl 0853.65115号
[46] Sykopetritou,I。;色诺芬托斯,C.,具有两个小参数的奇摄动反应-对流-扩散边值问题的解析正则性(2019),arXiv:1901.09397
[47] Sykopetritou,I。;色诺芬托斯,C.,具有两个小参数的奇摄动反应-对流扩散边值问题的有限元方法(2019),arXiv:1909.01243
[48] Majda,A.,《若干空间变量中的可压缩流体流动和守恒定律体系》(2012),Springer Science&Business Media
[49] Guermond,J.-L.,分数Sobolev空间中的LBB条件及其应用,IMA J.Numer。分析。,29, 3, 790-805 (2009) ·Zbl 1167.76020号
[50] Bui-Thanh,T。;Ghattas,O.,非连续Petrov-Galerkin方法的PDE约束优化方法,带信赖域非精确Newton-CG解算器,计算。方法应用。机械。工程,278,20-40(2014)·Zbl 1425.65151号
[51] Levenberg,K.,用最小二乘法求解某些非线性问题的方法,Q.Appl。数学。,2, 2, 164-168 (1944) ·Zbl 0063.03501号
[52] Marquardt,D.,非线性参数最小二乘估计算法,J.Soc.Ind.Appl。数学。,11, 2, 431-441 (1963) ·Zbl 0112.10505号
[53] Guennebaud,G。;Jacob,B.,Eigen v3(2010年)
[54] Löhner,R.,《应用CFD技术》(2008),J.Wiley&Sons
[55] Hopf,E.,偏微分方程(u_t+u_x=mu_{x}),Comm.Pure Appl。数学。,3, 3, 201-230 (1950) ·Zbl 0039.10403号
[56] 科尔,J.,《空气动力学中出现的准线性抛物线方程》,夸特。申请。数学。,9, 3, 225-236 (1951) ·Zbl 0043.09902号
[57] Masatsuka,K.,《我确实喜欢CFD》,第1卷(2013年),Lulu.com
[58] 威廉姆斯,D.M。;卡梅内茨基,D.S。;Spalart,P.R.,《理想气体中的滞流压力增加》,Int.J.Heat Fluid Flow,58,40-53(2016)
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