离散伽辽金方法:一种数值计算技术

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"DG_Method PDF文件,由Bernardo Cockburn撰写,探讨了离散伽辽金方法在科学计算中的应用,主要来源于教学和研究机构,发布于HAL开放存取档案,遵循Creative Commons Attribution 4.0 International License。该文档发表于2003年的《应用数学与力学》杂志,详细阐述了离散伽辽金方法的理论和实践,包括在解决偏微分方程中的应用。" 离散伽辽金方法(Discontinuous Galerkin Method,简称DG方法)是一种用于数值求解偏微分方程(PDEs)的高级有限元素方法。这种方法最初由Ronald Rivlin和Reinhard Stenberg在1970年代提出,后来由Bernardo Cockburn等人进一步发展和完善。DG方法的特点在于它允许在元素内部和元素之间的函数是不连续的,这与传统的连续有限元素方法形成了鲜明对比。 在DG方法中,域被划分为多个互不重叠的子区域(或称为元素),每个子区域内的解可以是任意的,但通常选择为多项式形式。在元素边界上,DG方法通过特定的接口条件来连接这些不连续的解,这些条件可以是弱形式的边界条件或者通过数值通量来实现。这种方法的一个显著优势是它具有高度的灵活性,可以适应复杂的几何形状和网格划分,同时也能处理非匹配网格。 DG方法的另一个优点是它的局部性和高阶精度。由于解在元素内部可以自由变化,因此可以很容易地实现高阶精度,这对于需要高精度模拟的问题非常有用。此外,由于每个元素的解是独立的,DG方法也适合并行计算,这在处理大规模问题时具有显著优势。 在实际应用中,DG方法广泛应用于流体力学、固体力学、电磁学、热传导等领域的偏微分方程求解。例如,在流体力学中,DG方法可以用来求解纳维-斯托克斯方程;在固体力学中,它可以解决弹性动力学问题;在电磁学中,DG方法则用于求解麦克斯韦方程。 Bernardo Cockburn的这篇论文详细介绍了离散伽辽金方法的基本概念、理论框架以及具体实现步骤,并提供了相关的数值实验来验证方法的性能和稳定性。论文中还可能涵盖了误差分析、选择适当的数值通量、以及如何调整方法参数以优化求解效率等内容。 离散伽辽金方法是一种强大而灵活的数值方法,它在科学和工程计算中有着广泛的应用,并且随着计算硬件的发展和并行计算技术的进步,其重要性将继续增加。这篇由Bernardo Cockburn撰写的论文是理解并掌握DG方法的一个重要参考资源。