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第29卷第3期
无斜面选择薄膜模型的三阶BDF能量稳定线性方案

郝永红,黄秋梅&王成(音译)

Commun公司。计算。物理。,29(2021),第905-929页。

在线发布:2021-01

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  • 摘要

本文提出并分析了一种(暂时)三阶精度无坡度选择的反向微分公式(BDF)数值格式外延薄膜生长模型的(NSS)方程空间离散化。表面扩散项被隐式处理,而非线性化学势则被三阶显式外推公式近似,以便于求解。此外,三阶精确的Douglas Dupont正则化项,形式为$−A∆t^2∆^2_N(u^{n+1}−u^n)$,添加到数字中方案。仔细的能量稳定性估计,结合傅里叶特征值分析,在修改后的版本中产生能量稳定性,系数$A$的理论证明可用。作为能量稳定性分析的结果,获得了数值能量在时间范围内的一致性。而且详细推导了最优速率收敛分析和误差估计$ℓ^∞(0,T;ℓ^2)∩ℓ^2(0,T;H^2_H)$范数,借助非线性误差项的线性化估计。给出了一些数值模拟结果,以证明数值格式的效率和三阶收敛性。漫长的时间$ε=0.02$(最高$T=3×10^5$)的模拟结果表明能量衰减,以及表面粗糙度和土堆宽度。特别是,表面粗糙度的幂指数和由三阶数值格式创建的土堆宽度增长更准确与现有的某些二阶能量稳定方案相比文学。

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35K30、35K55、65L06、65M12、65M70、65T40

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本文提出并分析了一种(暂时)三阶精度无坡度选择的反向微分公式(BDF)数值格式外延薄膜生长模型的(NSS)方程空间离散化。表面扩散项被隐式处理,而非线性化学势则被三阶显式外推公式近似,以便于求解。此外,三阶精度的Douglas-Dupont正则化项,形式为$−A∆t^2∆^2_N(u^{n+1}−u^ n)$,添加到数字中方案。仔细的能量稳定性估计,结合傅里叶特征值分析,在修改后的版本中产生能量稳定性,系数$A$的理论证明可用。作为能量稳定性分析的结果,获得了数值能量在时间范围内的一致性。而且详细推导了最优速率收敛分析和误差估计$ℓ^∞(0,T;ℓ^2)∩ℓ^2(0,T;H^2_H)$范数,借助非线性误差项的线性化估计。给出了一些数值模拟结果,以证明数值格式的效率和三阶收敛性。漫长的时间$ε=0.02$(最高$T=3×10^5$)的模拟结果表明能量衰减,以及表面粗糙度和土堆宽度。特别是,表面粗糙度的幂指数和由三阶数值格式创建的土堆宽度增长更准确与现有的某些二阶能量稳定方案相比文学。

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本文提出并分析了一种(暂时)三阶精度无坡度选择的反向微分公式(BDF)数值格式外延薄膜生长模型的(NSS)方程空间离散化。表面扩散项被隐式处理,而非线性化学势则被三阶显式外推公式近似,以便于求解。此外,三阶精度的Douglas-Dupont正则化项,形式为$−A∆t^2∆^2_N(u^{n+1}−u^n)$,添加到数字中方案。仔细的能量稳定性估计,结合傅里叶特征值分析,在修改后的版本中产生能量稳定性,系数$A$的理论证明可用。作为能量稳定性分析的结果,获得了数值能量在时间范围内的一致性。而且详细推导了最优速率收敛分析和误差估计$ℓ^∞(0,T;ℓ^2)∩ℓ^2(0,T;H^2_H)$范数,借助非线性误差项的线性化估计。给出了一些数值模拟结果,以证明数值格式的效率和三阶收敛性。漫长的时间$ε=0.02$(高达$T=3×10^5$)的模拟结果表明能量衰减,以及表面粗糙度和土堆宽度。特别是,表面粗糙度的幂指数和由三阶数值格式创建的土堆宽度增长更准确与现有的某些二阶能量稳定方案相比文学。

郝永红、黄秋梅和王成。(2021). 无斜面选择薄膜模型的三阶BDF能量稳定线性方案。计算物理中的通信.29(3).905-929.doi:10.4208/cicp。OA-2020-0074号
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