抛物型积分微分方程的新型全离散弱Galerkin有限元法

本文研究基于任意多边形/多面体网格求解二维和三维抛物型积分微分方程的一类全离散弱Galerkin有限元法.以真解u的单元内部值u0、网格边界值ub及单元内部的梯度▽u为变量,弱Galerkin法在空间上采用间断的分片k次,k-1次,k-1(k≥1)次多项式来分别逼近u0,ub和▽u;采用Crack-Nicolson差分格式对时间导数项进行离散.本文证明了全离散格式解的存在唯一性,导出了相应的误差估计.数值实验验证了理论结果.

线性Sobolev方程的低次弱Galerkin有限元方法

低次弱Galerkin方法是在弱Galerkin方法的基础上给出了一个最优的有限元多项式空间{P_j(K),P_(j-1)(e),[P_(j-1)(K)]~2},并引进了一个稳定项,该方法在保持弱Galerkin方法精度的基础上减少了计算量.本文提出了线性Sobolev方程的半离散和全离散低次弱Galerkin有限元格式,建立了最优的L^2和|||·|||误差估计.

四阶奇异摄动问题的弱Galerkin有限元法

本文研究二维和三维情形下四阶奇异摄动问题弱Galerkin有限元法的构造与分析.我们引入了弱二阶偏导数算子,对单元内部的位移变量采用连续分片k(k≥2)次多项式逼近,对单元边界上的位移梯度采用间断分片k-1次多项式逼近.基于Scott-Zhang和L2投影算子的性质,该方法能够得到能量范数的最优误差估计,且针对边界层问题,能够得到与摄动参数一致无关的收敛阶.数值算例验证了理论结果.

弱Galerkin有限元法的稳定性

考虑求解二阶椭圆方程和Biharmonic方程的弱Galerkin有限元方法的稳定性.首先,在弱Galerkin有限元法中引入弱函数和弱梯度算子来近似标准函数和标准梯度算子;其次,给出弱函数空间下范数·和·-1的定义,基于这两种范数得到了弱Galerkin有限元方法的稳定性.

基于弱Galerkin有限元离散的瀑布型多重网格算法

针对二阶椭圆型偏微分方程,给出了基于弱Galerkin有限元离散的瀑布型多重网格算法的能量误差估计和计算复杂度分析.最后数值实验验证了理论分析的正确性.

一维非稳态半导体漂移扩散模型的弱Galerkin有限元法

本文提出了一种求解一维非稳态半导体漂移扩散模型的弱Galerkin有限元法.该模型是一个描述静电势分布的泊松方程和一个刻画电子守恒性的非线性对流扩散方程的耦合系统.该格式在单元内部用分片k(k≥0)次多项式来逼近静电势Ψ和电子浓度n,用分片k+1次多项式来逼近静电势Ψ和电子浓度n的导数.本文得到了半离散问题的最优误差估计.数值实验验证了理论结果.

平面弹性问题的弱Galerkin有限元方法

对平面弹性问题提出了弱Galerkin有限元方法.该方法引入了弱梯度和弱散度算子,用不连续的分片k次多项式逼近单元内部位移,并用不连续的分片k-1次多项式逼近单元边界位移.然后本文给出了最优误差估计,并以数值算例进行了验证.

二阶线性抛物型积分微分方程的(r,r-1,r-1)阶弱Galerkin有限元数值模拟

本文采用弱Galerkin有限元方法中的最优有限元多项式空间{P_r(K),P_(r-1)(e),[P_(r-1)(K)]~2}(r,r-1,r-1)阶弱Galerkin有限元数值模拟线性抛物型积分微分方程,分别建立了连续时间和离散时间的(r,r-1,r-1)阶弱Galerkin有限元格式.通过定义对应的广义弱Galerkin椭圆投影,证明了标准的L^2范数和离散的H^1范数的弱Galerkin有限元格式的最优阶误差估计.并给出数值算理验证了理论结果的有效性.

时间分数阶扩散方程的变密度网格弱Galerkin有限元数值模拟

弱Galerkin有限元方法是经典有限元方法的延伸,该方法适用于任意多边形和多面体区域的剖分,是基于间断分片多项式的一种偏微分方程数值求解方法.本文主要用弱Galerkin有限元方法数值模拟有奇异性的二维单项时间分数阶扩散方程,选择齐次Dirichlet边界条件,得到了二维单项时间分数阶扩散的全离散的弱Galerkin有限元格式,证明了数值格式解的稳定性、L^2范数和离散的H1范数的最优误差估计.为了得到相应的误差估计,引入了广义的椭圆投影.给出的数值算例验证了理论结果的有效性.

四阶线性方程极弱局部间断Galerkin法傅里叶分析

主要研究了四阶线性方程极弱局部间断Galerkin方法的傅里叶误差分析问题。首先,给出四阶线性方程的极弱局部间断Galerkin空间离散格式,并在周期边界条件及一致网格的条件下将离散格式表示为差分形式,然后,在k=2的情况下,利用傅里叶分析方法分析其稳定性及其误差估计问题,最后,利用数值实验,分别对得到的结果进行验证。

半导体问题漂移扩散模型的超弱间断Galerkin方法

利用超弱间断Galerkin(ultra-weak discontinuous Galerkin,UWDG)方法对一维半导体漂移扩散模型进行数值模拟,并给出了误差分析。该方法具有经典间断Galerkin方法的优点。相较于局部间断Galerkin方法,它在求解含高阶空间导数的偏微分方程时,可以不引入辅助变量,在结构上更简单,在计算上更直接。主要技术困难在于选取合适的投影对方法进行误差估计。数值模拟的结果验证了UWDG方法的稳定性。

二阶椭圆问题的一种两水平算法

该文构造一种Helmholtz方程Dirichlet问题的弱Galerkin方法的两水平预处理算法.首先给出问题的弱Galerkin离散方法,引入一种弱Galerkin离散方法的两水平加性Schwarz预优算子,构造网格转移算子,证明了预优算子的条件数是最优的.