求解具有自由边界和自适应细化网格的 Poisson 方程

计算科学 有限元 线性求解器 泊松
2021-12-12 04:17:17

假设我们要求解泊松方程

Δu=f
具有自由(诺依曼)边界条件。所以,右手边的功能f必须满足相容条件才能积分为零。当使用线性有限元和均匀细化网格时,rhs 向量的节点平均值也为零。因此,迭代求解器将找到解决方案。但这不适用于自适应细化网格。因此,在线性代数的水平上,rhs 向量与算子的零空间不正交,我们不能假设求解器在这种情况下找到解。从 rhs 向量中投影出零空间仍然有效吗?对于恒定的零空间,这与每个向量条目的 rhs 节点平均值的子结构相同。在这种情况下,对有限元空间有什么解释吗?对我来说,这似乎不正确。

2个回答

移除离散零空间,解决离散问题,然后进行后处理(移动一个常数)以校正连续零空间和离散零空间之间的差异。您可以通过使用正交积分离散零空间来计算差异。

正确的兼容条件是Ωf(x)dx=0. 如果您在均匀网格上,这意味着右侧向量条目的平均值必须为零,但在非均匀网格(例如自适应细化网格)上则不再正确。您需要确保右侧向量与此类似,这意味着您需要在取平均值时适当地权衡右侧向量的条目。