是否可以像在 FVM 中那样显示全局保守属性 FEM?

计算科学 有限元 有限体积 离散化 数值建模 保护
2021-12-14 12:43:21

我知道在 FVM 中,可以通过在几个控制体积上添加离散项并显示除与进出整个域的通量相关的项外,所有项都相互抵消,可以证明离散化方案是保守的。

我不确定 FEM 中会发生什么?我的想法是:例如对于一维情况,其中有两个相邻元素共享一个节点,因此对于 3 元素网格存在 4 个方程,一个从 4 个方程中添加相关项以查看哪些项抵消了哪些保留到底。我对吗?

谢谢你。

2个回答

通常在有限元上下文中证明这一点的方式是不同的,但许多有限元方案满足守恒性质。例如,如果您考虑斯托克斯方程,只要压力空间包含分段常数函数,那么质量就是守恒的。对于通常用于多孔介质流动的混合拉普拉斯方程,通常可以显示类似的性质。

It is typically more complicated to show such properties for first order conservation equations, but even there it is sometimes possible if finite element spaces are appropriately chosen.

但是,您可以通过方程的弱形式来显示这一结果,并使用特别选择的测试函数。正如您在问题中建议的那样,它并不完全有效。

为什么不在测试函数空间中然后,如果您将其与微分方程的保守形式相结合。你可以恢复守恒定律。ψ(x)=1,xΩ

我认为对于连续 Galerkin,因为测试函数空间在边界处必须为零,它不能包含常数函数。因此,保护​​可能存在问题。但是对于 DG,函数空间包含常数函数,BC 是弱强加的。保护不再是问题。