Априорные оценки для метода Галеркина с разрывными базисными функциями на разнесенных сетках для однородной задачи Дирихле

Авторы

  • Руслан Викторович Жалнин Национальный исследовательский Мордовский государственный университет имени Н.П. Огарева
  • Виктор Федорович Масягин Национальный исследовательский Мордовский государственный университет имени Н.П. Огарева

DOI:

https://doi.org/10.14529/mmp180203

Ключевые слова:

априорные оценки погрешности, конечные элементы, метод Галеркина с разрывными базисными функциями, разнесенные сетки, эллиптические задачи.

Аннотация

В данной работе представлены априорные оценки точности решения однородной краевой задачи для эллиптического уравнения методом Галеркина с разрывными базисными функциями на разнесенных сетках. Для аппроксимации исходного эллиптического уравнения с известными начально-краевыми условиями методом Галеркина с разрывными базисными функциями, необходимо преобразовать его к системе дифференциальных уравнений в частных производных первого порядка. Для этого вводятся вспомогательные переменные, представляющие собой компоненты потока искомой величины. Характерной особенностью метода является нахождение вспомогательных переменных на ячейках двойственной сетки. Двойственная сетка состоит из медианных контрольных объемов и является сопряженной к основной неструктурированной треугольной сетке. Численные потоки на границе между элементами находятся с использованием стабилизирующих добавок. Для стабилизирующего параметра порядка порядка 1 показано, что порядок сходимости будет k+frac{1}{2}, а в случае использования стабилизирующего параметра порядка h^{-1} порядок сходимости увеличивается до k+1, когда в качестве базиса используются полиномы степени не ниже k.

Биографии авторов

Руслан Викторович Жалнин, Национальный исследовательский Мордовский государственный университет имени Н.П. Огарева

Кандидат физико-математических наук

Виктор Федорович Масягин, Национальный исследовательский Мордовский государственный университет имени Н.П. Огарева

Кандидат физико-математических наук

Библиографические ссылки

Zhalnin R.V., Ladonkina M.E., Masyagin V.F., Tishkin V.F. [Discontinuous Finite-Element Galerkin Method for Numerical Solution of Two-Dimensional Diusion Problems on Unstructured Grids]. Zhurnal Srednevolzhskogo Matematicheskogo Obshchestva, 2014, vol. 16, no. 2, pp. 7-13. (in Russian)

Zhalnin R.V., Ladonkina M.E., Masyagin V.F., Tishkin V.F. [Solution of 3D Heat Conduction Equations using the Discontinuous Galerkin Method on Unstructured Grids] Journal of Samara State Technical University. Series: Physical and Mathematical Sciences, 2015, vol. 19, no. 3, pp. 523-533. (in Russian)

Zhalnin R.V., Ladonkina M.E., Masyagin V.F., Tishkin V.F. Solving the Problem of NonStationary Filtration of Substance by the Discontinuous Galerkin Method on Unstructured Grids. Computational Mathematics and Mathematical Physics, 2016, vol. 56, no. 6, pp. 977-986. DOI: 10.1134/S0965542516060245

Zhalnin R.V., Ladonkina M.E., Masyagin V.F., Tishkin V.F. Discontinuous Finite-Element Galerkin Method for Numerical Solution of Parabolic Problems in Anisotropic Media on Triangle Grids. Bulletin of the South Ural State University. Series: Mathematical Modelling, Programming and Computer Software, 2016, vol. 9, no. 3, pp. 144-151. (in Russian) DOI: 10.14529/mmp160313

Cockburn B., Shu C.-W. The Local Discontinuous Galerkin Finite Element Method for Convection-Diffusion Systems. SIAM Journal on Numerical Analysis, 1998, vol. 35, pp. 2440-2463. DOI: 10.1137/S0036142997316712

Bassi F., Rebay S. A High-Order Accurate Discontinuous Finite Element Method for the Numerical Solution of the Compressible Navier - Stokes Equations. Journal of Computational Physics, 1997, vol. 131, pp. 267-279. DOI: 10.1006/jcph.1996.5572

Cockburn B., Shu C.-W. The Runge Kutta Local Projection P1 Discontinuous Galerkin Method for Scalar Conservation Laws. RAIRO modelisation mathematique et analyse numerique, 1991, vol. 25, pp. 337-361.

Ciarlet P. Metod konechnyh elementov dlya ellipticheskih zadach [The Finite Element Method for Elliptic Problems]. Moscow, Mir, 1980. (in Russian)

Castillo P., Cockburn B., Perugia I., Schotzau D. An A Priory Error Analysis of the Local Discontinuous Galerkin Method for Elliptic Problems. SIAM Journal on Numerical Analysis, 2000, vol. 38, pp. 1676-1706. DOI: 10.1137/S0036142900371003

Thomee V. Galerkin Finite Element Methods for Parabolic Problems. Berlin, Springer, 1997. DOI: 10.1007/978-3-662-03359-3

Pany A., Yadav S. An hp-Local Discontinuous Galerkin Method for Parabolic IntegroDierential Equations. Journal of Scientic Computing, 2010, vol. 46, no. 1, pp. 71-99.

Babuska I., Suri M. The hp-Version of the Finite Element Method with Quasi-Uniform Meshes. RAIRO modelisation mathematique et analyse numerique, 1987, vol. 21, pp. 199-238.

Dautov R.Z., Fedotov E.M. Abstract Theory of Hybridizable Discontinuous Galerkin Methods for Second-Order Quasilinear Elliptic Problems. Computational Mathematics and Mathematical Physics, 2014, vol. 54, no. 3, pp. 474-490. DOI: 10.1134/S096554251403004X

Загрузки

Опубликован

2018-06-23

Выпуск

Раздел

Математическое моделирование