各向异性局部重构型后验误差估计及自适应计算
本文选题:后验误差估计 + 各向异性网格 ; 参考:《郑州大学》2016年博士论文
【摘要】:本文主要针对带间断系数的扩散问题和奇异摄动反应-扩散问题,在各向异性网格条件下推导健壮的局部重构型后验误差估计,进而实现各向异性自适应计算。针对带间断系数的扩散问题,我们推导了适用于各向异性网格的局部重构型后验误差估计。基于平衡通量的局部守恒假设,一个抽象的误差上界首先被建立。剩下的任务就是构造满足假设的平衡通量。这里,我们给出了平衡通量的两种构造方式:直接法和混合有限元法。其中直接法是最容易想到的,对网格各向异性的影响不需要特别的处理,而混合有限元法需要将网格的各向异性尺寸引入到平衡通量的构造中。这类后验估计关于扩散系数是健壮的,且可应用于有限体积法,有限差分法和有限元法。我们分别在能量范数和对偶范数意义下表明了所构造的误差估计子是可靠的、有效的。事实上,这些估计在各向同性网格条件下与Vohralik (J Sci Comput 46:397-438,2011)得到的各向同性后验估计等价,因此从某种意义上来说,我们推广了Vohralik的结果。针对奇异摄动反应-扩散问题的有限体积法,我们也推导了适用于各向异性网格的局部重构型后验误差估计。类似地,基于平衡通量的局部守恒假设,我们首先在能量范数意义下建立了一个抽象的误差上界。这个平衡通量的构造采用直接法。我们在能量范数意义下表明了所构造的误差估计子是可靠的、有效的且关于反应系数是健壮的。事实上,这些估计在各向同性网格条件下与Cheddadi等人(ESAIM-Math Model Numer Anal 43:867-888,2009)得到的各向同性后验估计等价,因此从某种意义上来说,我们推广了Cheddadi等人的结果。基于所得的各向异性后验误差估计,我们推导出相应的各向异性误差指示子,从而用于引导网格的各向异性自适应加密。事实上,原始形式的各向异性后验估计并不能直接用于引导网格的各向异性自适应加密,因为它不能表示出误差在各个方向的贡献,且对齐测度中含有未知的真解。为了得到各向异性误差指示子,我们改写了对齐测度的格式,并通过后处理的方式得到它的一个逼近。最后,我们给出了一个各向异性网格自适应加密算法,能够利用所得到的各向异性误差指示子生成一个合适的度量场,从而生成一个新的各向异性网格。以上理论结果都已得到数值实验的验证。
[Abstract]:In this paper, for the diffusion problem with discontinuous coefficients and the singularly perturbed reaction-diffusion problem, robust locally reconstructed posteriori error estimates are derived under anisotropic mesh conditions, and then anisotropic adaptive computation is realized.For the diffusion problem with discontinuous coefficients, we derive a locally reconstructed posteriori error estimate for anisotropic meshes.Based on the local conservation hypothesis of equilibrium flux, an abstract upper bound of error is first established.The remaining task is to construct an equilibrium flux that meets the assumptions.Here, we give two ways of constructing equilibrium flux: direct method and mixed finite element method.The direct method is the most easy to consider, and the influence on the anisotropy of the mesh does not need special treatment, while the hybrid finite element method needs to introduce the anisotropic size of the mesh into the construction of the equilibrium flux.This kind of posterior estimation is robust on diffusion coefficient and can be applied to finite volume method, finite difference method and finite element method.We show that the constructed error estimators are reliable and effective in the sense of energy norm and dual norm respectively.In fact, these estimates are equivalent to the isotropic posteriori estimates obtained by Vohralik J Sci Comput 46: 397-438 (2011) under the isotropic grid condition. Therefore, in some sense, we generalize the results of Vohralik.For singularly perturbed reaction-diffusion problems, we also derive a locally reconstructed posteriori error estimate for anisotropic meshes.Similarly, based on the local conservation hypothesis of equilibrium flux, we first establish an abstract error upper bound in the sense of energy norm.This equilibrium flux is constructed by direct method.In the sense of energy norm, we show that the constructed error estimator is reliable, effective and robust with respect to the response coefficient.In fact, these estimates are equivalent to the isotropic posteriori estimates obtained by Cheddadi et al. (ESAIM-Math Model Numer Anal 43: 867-888 / 2009), so in a sense we generalize the results of Cheddadi et al.Based on the obtained anisotropic posteriori error estimation, we derive the corresponding anisotropic error indicator, which can be used to guide the anisotropic adaptive encryption of the mesh.In fact the original form of anisotropic posteriori estimation can not be directly used to guide the anisotropic adaptive encryption of the mesh because it can not represent the contribution of errors in all directions and the alignment measure contains the unknown true solution.In order to obtain the anisotropic error indicator, we reformulate the format of the alignment measure and obtain an approximation by post-processing.Finally, we present an adaptive encryption algorithm for anisotropic meshes, which can generate an appropriate metric field using the anisotropic error indicator, thus generating a new anisotropic mesh.The above theoretical results have been verified by numerical experiments.
【学位授予单位】:郑州大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:O241.82
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 徐桂芳;快速弦位叠代法的收敛性及其误差估计[J];西安交通大学学报;1960年01期
2 田天海;王能超;;直接误差估计的一个新方法[J];应用数学;1989年03期
3 周本宽,魏红宁;一种新型自适应误差估计方法[J];西南交通大学学报;1997年05期
4 明清河;积分与积分和之间的误差探讨[J];洛阳大学学报;1999年04期
5 明清河;;积分与积分和之间的误差探讨[J];洛阳大学学报;1999年04期
6 王建华,杨磊,沈为平;有限元后验误差估计方法的研究进展[J];力学进展;2000年02期
7 金朝嵩;自适应边界元法的后验误差估计[J];重庆建筑大学学报;2000年06期
8 王仙洲;多次测量的误差估计[J];青岛教育学院学报;2002年03期
9 温学兵;圆的多边形迫近法的稳定性分析和误差估计[J];锦州师范学院学报(自然科学版);2003年01期
10 王慧,毛一波;多小波分解系数误差估计[J];渝西学院学报(自然科学版);2004年02期
相关会议论文 前10条
1 费文平;刘家平;高明忠;;有限单元法的误差估计方法与自适应策略[A];第八次全国岩石力学与工程学术大会论文集[C];2004年
2 林治家;由小川;庄茁;;频域有限元计算的扩展面向目标误差估计[A];北京力学会第18届学术年会论文集[C];2012年
3 林治家;庄茁;;有限元计算的面向目标误差估计[A];北京力学会第十六届学术年会论文集[C];2010年
4 林治家;由小川;庄茁;;有限元计算的面向目标误差估计[A];中国计算力学大会'2010(CCCM2010)暨第八届南方计算力学学术会议(SCCM8)论文集[C];2010年
5 王浩;吴颂平;;基于单元不同方向尺度的有限元误差估计及其应用[A];计算流体力学研究进展——第十一届全国计算流体力学会议论文集[C];2002年
6 江涛;章青;;自然单元法的自适应研究[A];中国计算力学大会'2010(CCCM2010)暨第八届南方计算力学学术会议(SCCM8)论文集[C];2010年
7 庄茁;林治家;;基于连续体壳扩展有限元的面向目标误差估计[A];中国力学大会——2013论文摘要集[C];2013年
8 帅映勇;;后处理技巧在无网格法后验误差估计中的应用[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集(下)[C];2007年
9 程军;由敬舜;蔡文豪;;有限元分析的误差估计及HP加密[A];第六届全国结构工程学术会议论文集(第一卷)[C];1997年
10 康彤;余德浩;;基于C-N格式的FD-SD法的后验误差估计[A];计算力学研究与进展——中国力学学会青年工作委员会第三届学术年会论文集[C];1999年
相关博士学位论文 前10条
1 张伟伟;基于节点的局部网格生成算法及其应用研究[D];西北工业大学;2015年
2 程瑶;局部间断Galerkin方法的误差估计[D];南京大学;2016年
3 赵纪坤;各向异性局部重构型后验误差估计及自适应计算[D];郑州大学;2016年
4 王金磊;倒向随机微分方程的数值方法及其误差估计[D];山东大学;2009年
5 李洋;正倒向随机微分方程的高精度数值方法及误差估计[D];山东大学;2012年
6 程荣军;无网格方法的误差估计和收敛性研究[D];上海大学;2007年
7 葛亮;积分型受限最优控制问题有限元的后验误差估计[D];山东大学;2009年
8 王聚丰;插值型移动最小二乘法及其无网格方法的误差估计[D];上海大学;2013年
9 易年余;基于梯度重构的后验误差估计及自适应有限元方法[D];湘潭大学;2011年
10 王坤;粘弹性Oldroyd流体运动方程有限元方法的长时间稳定与误差估计[D];西安交通大学;2011年
相关硕士学位论文 前10条
1 张博;多边界特征的二阶特征抑制误差估计[D];浙江大学;2015年
2 周伟奇;用PML和少模态DtN边界条件截断的衍射光栅问题及其有限元离散的后验误差估计[D];南京大学;2015年
3 陈无及;基于STSA-FEM方法计算颗粒随机分布复合材料期望温度场的误差估计[D];长沙理工大学;2014年
4 陈夏明;一类边界控制问题的先验误差估计和后验误差估计[D];华东师范大学;2009年
5 陈瑞山;一类边界控制问题的先验误差估计和后验误差估计[D];华东师范大学;2010年
6 李同娟;非线性耦合热问题有限元方法的后验误差估计[D];华东师范大学;2011年
7 赵纪坤;有限元插值的显式误差估计[D];郑州大学;2012年
8 闫甜甜;一类奇异摄动问题的最大模后验误差估计[D];兰州大学;2013年
9 黄晓娟;一些非协调板元误差估计新方法[D];郑州大学;2007年
10 张杰华;双线性有限元的慢收敛和自适应后验误差估计[D];湖南师范大学;2007年
,本文编号:1765089
本文链接:https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/jckxbs/1765089.html