“几乎无处不在”的可计算替代方案

计算科学 pde 非线性方程 芬尼克斯
2021-12-01 17:02:23

我正在使用麦克斯韦方程的有限元(即使用 Nedelec 的边缘元素)和计算我正在使用FEniCS-project在实现增广拉格拉斯方法时,我需要求解具有以下形式的非线性的偏微分方程:

f(v):={v,on A={x:|v(x)|g(x)}v|v|g,on ΩA

这种非线性如何计算。更具体地说:如何检查的有限元近似值几乎在任何地方都小于vg

2个回答

关于如何检查的问题(我建议将其拆分为,因为通常不会是分段多项式),这对于分段常数函数和分段线性函数(其最大值和最小值总是在节点中获得)相当容易,因为在那里比较相应向量的系数就足够了。对于高阶近似,这不再是正确的。(我假设也是相同阶的有限元函数,否则您将遇到与高阶近似相同的问题。)|v|<gv(x)<g(x)v(x)>g(x)|v|g

但问题不是“几乎无处不在”(因为有限元函数在每个元素上总是连续的),而是您需要将每个元素上的积分分离为 的贡献组装由非线性产生的项。TTATA

最简单的方法是使用的分段常数近似值,从那时起vTA=TTA=

对于高阶近似,您可以通过以下任一方式近似积分

  1. 将非线性分量应用于相对于(节点)基础的膨胀系数向量,并将其乘以(集总)质量或刚度矩阵(取决于该术语的确切出现位置,您尚未告诉我们)或

  2. 使用正交方案来评估非线性。

如何在 FEniCS 中做到这一点在这里是题外话(但对于 2.,请quadrature与 UFL 一起查看元素conditional);可以使用 Strang 引理估计由该近似值引起的误差。

编辑: 我看到您已经在那里发布了您的问题,但是这个较旧的问题可能是您正在寻找的更多内容。

可计算性不是您唯一的问题。你怎么知道你的有限元近似保留了这个属性?实际上,不难证明没有线性逼近方案可以为所有人做到这一点fg,一旦你在某处犯了一个错误,整个 PDE 近似值可能会变得毫无价值(当然,这取决于 PDE)。老实说,你的定义f(v)在任何 PDE 的上下文中,对我来说看起来都非常可疑。你确定你真正需要的不是

f(v)={v,|v|gv|v|g,|v|>g
(即一些固定的主要的标准逐点截断)?