多尺度抛物问题的向后欧拉FE-MsFEM方法

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科学和工程上的许多问题都涉及多尺度现象。对于多尺度问题,用传统的有限元方法求解时,为了得到较高的精度,我们必须保证网格尺寸h比问题的小尺度ε更小,这将使计算量增加以至于超出现有的计算能力。多尺度有限元方法在粗网格单元求解可以减少计算量,同时也能通过构造相应的基函数抓住多尺度问题的宏观尺度特征。但是这种方法会产生网格尺寸和小尺度之间的共振误差。采用超样本技术,即在比网格单元更大的区域上求解基函数,可以减小共振误差。  本文是在组合有限元和多尺度有限元方法求解多尺度椭圆问题的基础上,进一步处理多尺度抛物型的问题,关键在于运用已有的组合有限元和多尺度有限元方法的思想得到该多尺度抛物问题的有效近似。组合的思想是对求解区域不同的部分采用不同的有限元方法,该方法结合了传统有限元和超样本多尺度有限元两者的优点,以及在不同处理区域的交界面上使用加罚技术。文中利用向后欧拉方法对时间进行离散,将一个多尺度抛物问题转化成一个多尺度椭圆问题,然后再利用组合有限元的方法进行求解。本文对这种方法给出了详细的推导和误差分析。并通过数值试验验证了该方法的有效性。
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