불연속 Galerkin / Poisson / Fenics

불연속 Galerkin 방법 (DG)과 다음과 같은 이산화를 사용하여 2D 푸 아송 방정식을 풀려고합니다 (PNG 파일이 있지만 업로드 할 수 없습니다, 죄송합니다).

방정식 :

$$\nabla \cdot( \kappa \nabla T) + f = 0$$

새로운 방정식 :

$$q = \kappa \nabla T\\\nabla \cdot q = -f$$

숫자에 약한 형태의 플럭스 T 및 Q를 :$\hat{T}$$\hat{q}$

$$\int q \cdot w dV = - \int T \nabla \cdot (\kappa w) dV +  \int \kappa \hat{T} n \cdot w dS\\ \int q \cdot \nabla v dV = \int v f dV +  \int \hat{q} \cdot n v dS$$

수치 플럭스 (IP 법)

$$\hat{q} = \{\nabla T\} – C_{11} [T]\\ \hat{T} = \{T\}$$

와

$$\{T\} = 0.5 (T^+ + T^-)\\ [T] = T^+ n^+ + T^- n^-$$

방정식을 풀기 위해 간단한 fenics python 스크립트를 작성했습니다. 내가 얻는 해결책이 좋지 않습니다. DG 방법에 익숙한 사람이 아래 스크립트를 빠르게 살펴보고 내가 뭘 잘못하고 있는지 말해 주시면 정말 감사하겠습니다.

스크립트에 추가 한 연속 galerkin 공식은 훌륭한 솔루션을 제공합니다.

많은 감사드립니다.

from dolfin import *

method = "DG" # CG / DG

# Create mesh and define function space
mesh = UnitSquare(32, 32)
V_q = VectorFunctionSpace(mesh, method, 2)
V_T = FunctionSpace (mesh, method, 1)
W = V_q * V_T

# Define test and trial functions
(q, T) = TrialFunctions(W)
(w, v) = TestFunctions(W)

# Define mehs quantities: normal component, mesh size
n = FacetNormal(mesh)

# define right-hand side
f = Expression("500.0*exp(-(pow(x[0] - 0.5, 2) + pow(x[1] - 0.5, 2)) / 0.02)")

# Define parameters
kappa = 1.0

# Define variational problem
if method == 'CG':
  a = dot(q,w)*dx \
       + T*div(kappa*w)*dx \
       + div(q)*v*dx

elif method == 'DG':
  #modele = "IP"
  C11 = 1.

  a = dot(q,w)*dx + T*div(kappa*w)*dx \
      - kappa*avg(T)*dot(n('-'),w('-'))*dS \
                                           \
      + dot(q,grad(v))*dx \
      - dot( avg(grad(T)) - C11 * jump(T,n) ,n('-'))*v('-')*dS

L = -v*f*dx

# Compute solution
qT = Function(W)
solve(a == L, qT)

# Project solution to piecewise linears
(q , T) = qT.split()

# Save solution to file
file = File("poisson.pvd")
file << T

# Plot solution
plot(T); plot(q)
interactive()

$$\sum_{K\in\mathcal{T}_h}\int_{\partial K} q_K \cdot n_K \phi_K\,ds=\int_\Gamma [q] \cdot \{\phi\}\,ds + \int_{\Gamma^0} \{q\} \cdot [\phi]\,ds$$

$\Gamma$$\Gamma^0$

$$\sum_{K\in\mathcal{T}_h}\int_{\partial K} \hat{q}\cdot n_K v_K\,ds=\int_{\Gamma^0} \hat{q} \cdot [v]\,ds + \int_{\partial\Omega} \hat{q} \cdot n v\,ds\\ \sum_{K\in\mathcal{T}_h}\int_{\partial K} w\cdot n_K \kappa\hat{T}\,ds=\int_{\Gamma} [w] \cdot \kappa\hat{T}\,ds$$

이로 인해 코드가 다음과 같이 수정됩니다.

C11 = 1.
qhat = avg(grad(T)) - C11 * kappa*jump(T,n)
qhatbnd = grad(T) - C11 * kappa*T*n

a = dot(q,w)*dx + T*div(kappa*w)*dx \
  - kappa*avg(T)*jump(w,n)*dS \
  - kappa*T*dot(w,n)*ds \
  - dot(q,grad(v))*dx \
  + dot( qhat, jump(v,n))*dS \
  + dot( qhatbnd, v*n)*ds

나는 실제로 이것을 시도 할 시간이 없었기 때문에 가능한 사인 오류 등을 알아 두십시오. 그러나 이것이 어쨌든 도움이되기를 바랍니다.

참고 문헌 : DN Arnold, F. Brezzi, B. Cockburn, LD Marini : 타원 문제에 대한 불연속 Galerkin 방법의 통합 분석 SIAM J. Num. 애널, 39 (2002), 1749-1779

네, 정말 뭔가 빠졌어요!

지금 잘 작동하고 있습니다.

도와 주셔서 감사합니다!