不连续 Galerkin 方法 VS 连续 Galerkin 方法 自由度

计算科学 不连续-galerkin
2021-12-25 16:44:07

我正在研究里维埃的书“求解椭圆和抛物线方程的不连续 Galerkin 方法”。在第 2.12 节(复制如下)的比较中,矩形网格的示例表明,当使用一定的元素空间时,DG 比 CG 更经济(具有更少的自由度)。任何人都可以更详细地解释一下吗?Qk 和 Pk 两个空间有什么区别?

谢谢您的帮助。

例子 :

" 问题大小:对于 DG,自由度的总数与网格中元素的数量成正比。比例常数是多项式次数的函数。对于 CG,自由度取决于顶点以及网格中可能的顶点和元素的数量。例如,考虑 5 × 5 矩形元素的结构化网格。1、2、3、4 度的 DG 近似的自由度为 75、150、250 , 375, 而 1, 2, 3, 4 度的 CG 近似的自由度分别为 36, 121, 256, 441. 因此,在如此小的网格上,如果 k ≥ 3,则 CG 方法为"

1个回答

该论点具有误导性。使用的不同空格是对于更高阶,它们是 如果继续这样做,确实空间的基函数数量增长速度快于的基函数数量。P1=span{1,x,y}Q1=span{1,x,y,xy}P2=span{1,x,y,x2,y2}Q2=span{1,x,y,x2,y2,xy,x2y,xy2,x2y2}QkPk

但这不是重要的数量。在给定的网格上有多少个基函数,而是:*需要多少形状函数才能达到一定的准确度水平与kQkPk

在这个度量中,空间通常会获胜,因为额外的形状函数可以帮助您取消解的泰勒展开式中的项,因此您在具有元素的一个四边形单元上得到的误差通常远小于通过拆分得到的误差将这个单元格分成两个三角形并在其上使用元素。QkQkPk

换句话说,虽然对于相同的多项式次数,如果连续元素比不连续元素具有更多的未知数,但这并不重要:您可以为这些额外的形状函数减少误差。QkPkk