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新たな段階に入った有限要素法基盤の精度保証付き数値計算の進展

有限元法精度保证数值计算进展进入新阶段

基本信息

批准号：
20H01820
负责人：
小林健太
金额：
$ 11.23万
依托单位：
Hitotsubashi University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

有限要素法の各手法の中で不連続ガレルキン法はよく用いられているが、通常の不連続ガレルキン法は、与えられたペナルティーパラメータを固定する場合、異方的なメッシュ上では不安定になる。それを回避するために、異方的な単体で成り立つトレース不等式を使って、新たな不連続ガレルキン法のスキームを提案した。さらに、新しい不連続ガレルキン法の誤差解析に関する定理を証明し、さらに数値実験でその正しさを確かめた。ヒルベルト空間における無限次元線形作用素の可逆性と逆作用素ノルムを数学的に厳密な意味で検証する新しい精度保証付き数値計算アルゴリズムを提案し、その有効性を様々な微分作用素に対し実証した。また、Kolmogorov問題の精度保証付き数値計算を効率化するために必要な、ノルム定数の評価を大幅に改善した。3次元の流体方程式に対する精度保証付き数値計算は、必要とする計算量が膨大であるため困難であったが、効率的な検証スキームを開発することで、3次元定常Navier-Stokes方程式の検証に成功した。また、今後の研究において重要になると思われる、三角形要素上の補間誤差の最大値ノルムによる評価に成功した。時間発展する偏微分方程式の解に対する精度保証付き数値計算理論を構築し、数値計算で得られた近似解の近傍に真の解が時間局所存在することを数値的に検証する計算機援用証明手法を提案した。応用例として、非線形熱方程式の複素時間領域における解のダイナミクスについて解析を行った。

Finite element method in each の gimmick ので not even 続ガレルキン method はよく with いられているが, usually doesn't even 続のガレルキンは, with えられたペナルティーパラメータを fixed する occasions, different parties なメッシュ on では unrest になる. それを avoid するために, different parties な単 body で into り made つトレース inequality を make って, new たな not even 続ガレルキン method のスキームを proposal した. さらに, new しい not even 続ガレルキンの error parsing に masato する proof をし, さらに the numerical be 験でその is しさをか indeed めた. ヒルベルト space における infinite dimensional linear function element の reversible と inverse function element ノルムを mathematical に厳 dense な mean で検 card する new しい precision guarantee pay き the numerical computing アルゴリズムを proposal し, その have sharper sex を others 々な differential effect element にし seaborne card be した. また and guarantee to pay Kolmogorov problem の precision き the numerical computing を sharper rate change するためにな, necessary ノルム destiny の review 価をに significantly improve した. Three dimensional の fluid equations にす seaborne る precision guarantee pay き the numerical computing は, necessary とする computation が swelled であるため difficult であったが, sharper rate な検 card スキームを open 発することで, 3 dimensional unsteady Navier - Stokes equations の検 card に success した. また, future study にのおいて important になると think われる, triangular elements の fills の maximum error between numerical ノルムによる review 価に successful した. Time 発 exhibition する partial differential equation is の solution にす seaborne る precision guarantee pay きを construct the numerical calculation theory し, the numerical calculation でられた approximate solution の nearly alongside に great がの solution time bureau することを of the numerical に検 card する computer avail himself of the proof technique proposed をした. 応 cases として, nonlinear heat equation is の complex element time domain における solution のダイナミクスについ analytical line をってた.