单纯形上 N 维扩散的数值解?

计算科学 有限元 有限差分 扩散 高维
2021-12-05 13:08:17

假设我有一个至少(但通常只有)的系统N+1中的点N-维空间(N>3是可能的)。在这些点中的每一个xi,i=1,...,N+1我知道初始潜力/浓度/数量Pi. 我可以评估所有点之间可能存在的联系。我也有各向同性扩散系数D. 我现在有兴趣计算这三个点之间的扩散(质量守恒)。我已经在二维中绘制了一个示例案例。

这个问题听起来很简单,但我很快意识到事实并非如此。经典的有限差分方法需要(据我所知)一个结构化的 gid,而我没有。有限体积可以处理非结构化网格,但我无法承受高维度的镶嵌(比如,N>100)。对于这两种方法,我都会计算沿每条线的一阶潜在导数(例如,x1-->x2),并假设半距离以外的相同导数(虚线)为零。不幸的是,如果我有超过N+1点。有限元素可能是一种选择,但我还没有找到涵盖这种情况的教程。

你知道如何解决这个系统吗?

编辑:关于我的目标的一些额外说明:我想模拟N+1顶点。我只对顶点本身的解决方案感兴趣,并且沿边缘会发生扩散。我要解决的具体方程是热方程

dPidt=KΔPi

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