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四阶抛物偏微分方程的H^1-Galerkin混合元方法及数值模拟术
  • ISSN号:0254-7791
  • 期刊名称:《计算数学》
  • 时间:0
  • 分类:O175.26[理学—数学;理学—基础数学]
  • 作者机构:[1]内蒙古大学数学科学学院,呼和浩特010021
  • 相关基金:国家自然科学基金(11061021),内蒙古自治区高等学校科学研究基金(NJZZ12011;NJ10006;NJ10016),内蒙古大学高层次人才引进科研项目(125119;z200901004),内蒙古大学青年科学基金(ND0702).
中文摘要:

到目前为止,H^1Galerkin混合有限元方法研究的问题仅局限于二阶发展方程.然而对于高阶发展方程,特别是重要的四阶发展方程问题的研究却没有出现.本文首次提出四阶发展方程的H^1-Galerkin混合有限元方法,为了给出理论分析的需要,我们考虑四阶抛物型发展方程.通过引进三个适当的中间辅助变量,形成四个一阶方程组成的方程组系统,提出四阶抛物型方程的H^1-Galerkin混合有限元方法.得到了一维情形下的半离散和全离散格式的最优收敛阶误差估计和多维情形的半离散格式误差估计,并采用迭代方法证明了全离散格式的稳定性.最后,通过数值例子验证了提出算法的可行性.在一维情况下我们能够同时得到未知纯量函数、一阶导数、负二阶导数和负三阶导数的最优逼近解,这一点是以往混合元方法所不能得到的.

英文摘要:

So far, the H^1-Galerkin mixed finite element method was applied to many second- order evolution equations. However, the H^1-Galerkin mixed method for the higher-order evolution equations, especially, for fourth-order evolution equations have not been studied in the literature. In this paper, we first proposed the H^1-Galerkin mixed method for fourth- order evolution equation. For the need of the analysis of theories, we consider the fourth- order parabolic evolution equation. By introducing three auxiliary variables, the first-order system of four equations is formulated, and the H^l-Galerkin mixed finite element method for fourth-order parabolic equation is proposed. Optimal error estimates are derived for both semidiscrete and fully discrete schemes for problems in one space dimension, and error estimates are derived for semidiscrete scheme for several space dimensions, and the stability for fully discrete scheme is proved by the iteration method. Finally, some numerical results are provided to illustrate the effectiveness of our method. Optimal approximate solutions for the scalar unknown, first derivative, negative second derivative and negative third derivative are obtained, which can't be derived by the other mixed methods.

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期刊信息
  • 《计算数学》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国科学院数学与系统科学研究院
  • 主编:周爱辉
  • 地址:北京市海淀区中关村东路55号
  • 邮编:100190
  • 邮箱:
  • 电话:010-62555115
  • 国际标准刊号:ISSN:0254-7791
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2125/O1
  • 邮发代号:2-521
  • 获奖情况:
  • 国内外数据库收录:
  • 美国数学评论(网络版),德国数学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:4140