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基于Stokes迭代的多层混合有限元方法求解稳态Boussinesq问题

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本文对基于Stokes迭代的稳态Boussinesq方程的多层混合有限元方法进行分析和讨论。 首先在网格尺寸为 $h_0$ 的粗网格上求解原问题,然后在网格尺寸为 $h_j(j=1,2,...J)$ 的细网格上求解一系列Stokes型的解耦线性问题。 在唯一性条件下,得到了多层有限元方法的数值解的稳定性和收敛性。 理论结果表明,当网格尺寸满足 $h_j=h^2_{j-1}(j=1,2,...J)$ 时,多层网格方法在 $H^1$ 范数下具有与一层方法相同的逼近精度。 最后,给出了一些数值结果,验证多层混合有限元方法的有效性。

he multi-level mixed finite element methods for the steady Boussinesq equations are discussed in this paper. The nonlinear coupled problem on a coarse mesh with the mesh size $h_0$ is firstly solved, and then, a series decoupled and linearized subproblems with the Stokes iteration are solved on the refined grid with mesh sizes $h_j(j=1,2,...J)$. Furthermore, the uniform stability and convergence results of the multi-level finite element method are derived with the mesh size $h_j$ under some uniqueness conditions. Theoretical findings show that the multilevel methods have the same order of approximation in $H^1$-norm as the one level method with the mesh sizes $h_j=h^2_{j-1}(j=1,2,...J)$. Finally, some numerical results are provided to investigate the effectiveness of the developed multi-level mixed finite element methods.

刘力炜、陈传军、张通

烟台大学数学与信息科学学院,烟台 264000 烟台大学数学与信息科学学院,烟台 264000 烟台大学数学与信息科学学院,烟台 264000

数学

稳态Boussinesq方程多层网格方法稳定性误差估计。

Steady Boussinesq equation multi-level method stability error estimates.

刘力炜,陈传军,张通.基于Stokes迭代的多层混合有限元方法求解稳态Boussinesq问题[EB/OL].(2025-04-03)[2025-04-05].http://www.paper.edu.cn/releasepaper/content/202504-36.点此复制

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