几类分数阶偏微分方程的虚拟有限元方法

基本信息
批准号:11801527
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:26.00
负责人:李猛
学科分类:
依托单位:郑州大学
批准年份:2018
结题年份:2021
起止时间:2019-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:陈绍春,赵纪坤,杨怀君,刘倩,穆朋聪
关键词:
有限元方法收敛性分析分数阶偏微分方程多边形网格虚拟单元
结项摘要

The virtual finite element method is considered to be a generalization of the finite element method to polygonal or polyhedral meshes. The stiffness matrix is realized only by the calculation of the degree of freedom, which no need to know the specific expression form of the shape function. Thus the realization of the program is simpler and the efficiency of computing is greatly improved. In this project, we mainly consider the virtual finite element methods of some types of fractional partial differential equations. In regard to the time fractional partial differential equations (containing the cases of smooth and non-smooth initial values), we consider the virtual finite element methods based on the higher order temporal discretize schemes, and then focus on the virtual element construction, stability, convergence and programming implementation. Specially, for the linearized virtual finite element methods of some types of the nonlinear time fractional models, the time-space error splitting technique is adopted for the analysis of the unconditional convergence properties. Moreover, in regard to the space fractional partial differential equations, this project is focused on the virtual element construction related to the model itself, the corresponding functional spaces are established, the analysis of the solvability, stability and convergence are carried out, and finally the implementation of the virtual finite element program based on the polygon or polyhedron meshes is further studied. This project will expand the application scopes of the virtual finite element methods, explore the general rules of solving the fractional order model numerically, and be expected to be applied and developed in more fields.

虚拟有限元方法为有限元方法在多边形或多面体网格上的推广,其在计算刚度矩阵时仅仅通过自由度的运算来实现,无需知道形函数的具体表达形式,从而该方法编程实现更加简单,计算效率得到显著提高。本项目考虑几类分数阶偏微分方程的虚拟有限元方法。对于时间分数阶偏微分方程(初值光滑与非光滑),本项目考虑其基于高阶时间离散格式的虚拟有限元方法,重点研究虚拟单元构造、稳定性、收敛性以及程序实现。特别地,针对几类非线性时间分数阶模型的线性化虚拟有限元方法,本项目拟采用时间-空间误差分裂技巧研究数值方法的无网格比收敛性质。另外,对于空间分数阶偏微分方程,本项目重点研究与模型本身相关的虚拟单元构造,建立对应函数空间,并进行适定性、稳定性及收敛性分析,最后进一步研究其基于多边形或多面体网格下的虚拟有限元程序实现。本项目将拓展虚拟有限元方法的应用范围,探索该方法数值求解分数阶模型的一般规律,以期在更多领域得以应用与发展。

项目摘要

虚拟元方法为有限元方法在多边形或多面体网格上的推广,可以称为多边形或者多面体有限元方法。该方法在计算刚度矩阵时仅仅通过自由度的运算来实现,无需知道形函数的具体表达形式,从而该方法编程实现更加简单,计算效率得到显著提高。本项目主要考虑几类分数阶偏微分方程的虚拟有限元方法, 另外我们也考虑了一些非线性模型的虚拟元方法。对于二阶及四阶时间分数阶偏微分方程(初值光滑与非光滑),本项目考虑其基于高阶时间离散格式的虚拟有限元方法,重点研究虚拟单元构造、稳定性、收敛性以及程序实现。另外,对于非线性薛定谔模型,我们采用不同的方法研究了该模型协调及非协调虚拟元方法的适定性、稳定性及收敛性等。本项目拓展了虚拟元方法的应用范围,探索了该方法数值求解偏微分模型的一般规律,在更多领域得以应用与发展。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

玉米叶向值的全基因组关联分析

玉米叶向值的全基因组关联分析

DOI:
发表时间:
2

正交异性钢桥面板纵肋-面板疲劳开裂的CFRP加固研究

正交异性钢桥面板纵肋-面板疲劳开裂的CFRP加固研究

DOI:10.19713/j.cnki.43-1423/u.t20201185
发表时间:2021
3

硬件木马:关键问题研究进展及新动向

硬件木马:关键问题研究进展及新动向

DOI:
发表时间:2018
4

基于SSVEP 直接脑控机器人方向和速度研究

基于SSVEP 直接脑控机器人方向和速度研究

DOI:10.16383/j.aas.2016.c150880
发表时间:2016
5

小跨高比钢板- 混凝土组合连梁抗剪承载力计算方法研究

小跨高比钢板- 混凝土组合连梁抗剪承载力计算方法研究

DOI:10.19701/j.jzjg.2015.15.012
发表时间:2015

李猛的其他基金

批准号:52007003
批准年份:2020
资助金额:16.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51804061
批准年份:2018
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21602224
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:91851105
批准年份:2018
资助金额:100.00
项目类别:重大研究计划
批准号:21871272
批准年份:2018
资助金额:66.00
项目类别:面上项目
批准号:41506163
批准年份:2015
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41502108
批准年份:2015
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41701561
批准年份:2017
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41602005
批准年份:2016
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61903064
批准年份:2019
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51702032
批准年份:2017
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目

相似国自然基金

1

高阶分数阶偏微分方程的全离散局部间断有限元方法研究

批准号:11426090
批准年份:2014
负责人:韦雷雷
学科分类:A0501
资助金额:3.00
项目类别:数学天元基金项目
2

分数阶偏微分方程的有限元方法及其在软物质中的应用

批准号:11301333
批准年份:2013
负责人:赵振刚
学科分类:A0504
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
3

分数阶偏微分方程的有限元高精度快速算法研究

批准号:11601119
批准年份:2016
负责人:任金城
学科分类:A0501
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
4

几类分数阶微分方程的数值计算方法研究

批准号:11901435
批准年份:2019
负责人:肖静宇
学科分类:A0504
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目