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具有发散约束的矢量亥姆霍兹方程的发散边界条件。 (英语) Zbl 0947.35048号

本文致力于用(Gamma)上的散度边界条件(text{div}{mathbfu}=0\)替换(Gamma\)上的亥姆霍兹方程(-\Delta{mathbf u}={mathbf-f})的散度约束),其中\(\Omega\)是\(mathbb{R}^N\)(\(N=2\)或3)的开放有界子集,具有连通的Lipschitz边界\(\Gamma\)。严格地表明,使用发散边界条件的最常用方法并不总是能正常工作。这里的主要问题是发散约束的内部和边界公式何时给出相同的结果。作者证明,当且仅当具有任意光滑右侧和Dirichlet边界条件的标量泊松方程在(H^2)中有解时,这些公式是等价的。当这不是真的时,发散边界条件的简单应用通常会给出发散非零的不正确解。通过在空间中公式化问题,得到了具有内部发散约束的系统的结果\[L^2(\Omega)^N\mid\text{div}{\mathbfu}\中的V=\{mathbfu}\,L^2中的V=2(\Omega)^{N’},L^2[\Omega]中的V=\](如果(N=3),则为(N'=3);如果(N=2),那么为(N'=1))。这种方法避免了显式地强制执行发散约束。为了使用标准的(H^1)有限元(H^ 1)在(V)中不是稠密的),作者在边界上施加了发散条件,并在(H^1_{0t}\子集H^1中公式化了问题,其中(H^1{0t{(\Omega)=H^1(\Omega)^N|\中的;{\mathbfu}\times{\matHBfn}|_{\Gamma}=0\}\)。详细讨论了(V)和(H^1_{0t})公式之间的关系。还讨论了电磁学中的矢量亥姆霍兹情况。

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