非线性有限元方法分析

计算科学 有限元 非线性方程 不连续-galerkin 体贴入微
2021-11-29 05:34:14

我一直在阅读有关有限元方法的发展及其使用例如泛函分析的分析的大量资料。我很清楚 PDE 的弱形式的公式和双线性形式上定义的属性。

然而,在我的研究中,我正在使用不连续伽辽金 (DG) 方法来求解非线性偏微分方程。我想证明 PDE 的有趣属性取决于我将采用的特定 DG 方案,例如稳定性、一致性、适定性等。在我看来,所有这些属性都是使用功能分析技术证明的,这些技术严重依赖于双线性形式的线性。

带着这种担忧,我的问题是:我是否正确理解了这些方法?是否有直接的途径来证明,例如,我的问题是适定的?如果不是,那么使用牛顿法证明这些关于我的问题的线性化的属性是否有意义,例如?

非常感谢任何可以解决这些问题的参考资料!谢谢!

值得一提的是,我正在处理高对流流动,因此 Navier Stokes 方程中的对流项是主要的非线性项。

1个回答

当一个人了解 PDE 的泛函分析方法时,通常从常见的定理开始,例如 Riesz 表示和 Lax-Milgram 引理,它们对线性 PDE 非常有效。

在处理非线性 PDE 时,情况要复杂得多。泛函分析可能会得到一些结果,这些结果通常采用不动点定理的形式。您可以依赖 Banach 定理、Schauder 定理或 Leray-Schauder 定理。最后两个是布劳尔定理的推广。

关于您的最后一个问题,在 Navier-Stokes 案例中,适定性的证明几乎是直截了当的。相反,为了完整起见,您可以在此处找到一个示例,其中作者通过实验证明了使用有限元求解器获得的多个解决方案的证据,这些解决方案收敛到机器零,因此,无需打扰功能分析。