An ultraweak-local discontinuous Galerkin method for PDEs with high order spatial derivatives

数学 间断伽辽金法 索波列夫空间 伽辽金法 非线性系统 应用数学 理论(学习稳定性) 偏微分方程 维数(图论) 跳跃 空格(标点符号) 数学分析 偏导数 有限元法 计算机科学 纯数学 物理 量子力学 机器学习 热力学 操作系统
作者
Qi Tao,Yan Xu,Chi‐Wang Shu
出处
期刊:Mathematics of Computation [American Mathematical Society]
卷期号:89 (326): 2753-2783 被引量:20
标识
DOI:10.1090/mcom/3562
摘要

In this paper, we develop a new discontinuous Galerkin method for solving several types of partial differential equations (PDEs) with high order spatial derivatives. We combine the advantages of a local discontinuous Galerkin (LDG) method and the ultraweak discontinuous Galerkin (UWDG) method. First, we rewrite the PDEs with high order spatial derivatives into a lower order system, then apply the UWDG method to the system. We first consider the fourth order and fifth order nonlinear PDEs in one space dimension, and then extend our method to general high order problems and two space dimensions. The main advantage of our method over the LDG method is that we have introduced fewer auxiliary variables, thereby reducing memory and computational costs. The main advantage of our method over the UWDG method is that no internal penalty terms are necessary in order to ensure stability for both even and odd order PDEs. We prove the stability of our method in the general nonlinear case and provide optimal error estimates for linear PDEs for the solution itself as well as for the auxiliary variables approximating its derivatives. A key ingredient in the proof of the error estimates is the construction of the relationship between the derivative and the element interface jump of the numerical solution and the auxiliary variable solution of the solution derivative. With this relationship, we can then use the discrete Sobolev and Poincaré inequalities to obtain the optimal error estimates. The theoretical findings are confirmed by numerical experiments.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
呦呦完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
11235应助baoding采纳,获得10
2秒前
2秒前
Chem完成签到,获得积分10
2秒前
凌澜发布了新的文献求助10
4秒前
Getlogger发布了新的文献求助10
4秒前
Wen完成签到 ,获得积分10
4秒前
KL完成签到,获得积分10
5秒前
困了发布了新的文献求助10
5秒前
童77发布了新的文献求助10
6秒前
Yti完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
古月博士完成签到,获得积分10
7秒前
盐焗双黄连完成签到,获得积分10
8秒前
Getlogger完成签到,获得积分10
8秒前
Jodie发布了新的文献求助30
9秒前
SciGPT应助内向的雁采纳,获得10
10秒前
小蚊子发布了新的文献求助10
10秒前
古月博士发布了新的文献求助10
10秒前
12秒前
12秒前
Owen应助YORU采纳,获得10
13秒前
14秒前
学术垃圾制造者完成签到,获得积分10
16秒前
16秒前
17秒前
yanghaolin完成签到,获得积分10
17秒前
支付宝发布了新的文献求助10
18秒前
虚幻月亮完成签到 ,获得积分10
18秒前
冷靖发布了新的文献求助10
18秒前
18秒前
哇哦完成签到,获得积分10
18秒前
19秒前
我来何忧完成签到,获得积分10
20秒前
JamesPei应助毛柯柯采纳,获得10
20秒前
20秒前
21秒前
粒子发布了新的文献求助10
22秒前
OK应助Sindy采纳,获得200
22秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Principles of town planning: translating concepts to applications 1000
Management and the Arts 510
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
核安全综合知识2024版 500
Photothermal Science and Techniques 500
Digital Displacement Hydrostatic Transmission for Rotorcraft and Distributed Propulsion 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7707755
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9265209
关于积分的说明 20053372
捐赠科研通 7284216
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3296106
关于科研通互助平台的介绍 2451002
邀请新用户注册赠送积分活动 2303106