Dual-Petrov-Galerkin方法与高阶有限元方法估计单向流方程Floquet因子效果对比

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Mark Ainsworth(2014)曾针对单向流方程,利用高阶有限元方法构造离散波,考察它对于同速情况下的物理波的估计效果。文章不仅给出了详细的分析过程,更是得到了估计相应Floquet因子的相对误差的显性表达式,同时,将其与间断Galerkin方法下的相对误差结果进行了对比。然而,事实证明,无论是高阶有限元方法,还是间断Galerkin方法,它们的估计效果都是具有奇偶特性的。即是说,在多项式阶数为奇数和为偶数时,Floquet因子的相对误差具有不同的表达式,进一步来说,当多项式阶数不断增大时,此相对误差的精度并不是均匀变化的。由此,我们想要寻找另一种数值方法,进行同样的估计,以消除这种奇偶特性,得到与高阶有限元方法一致,甚至更好的估计效果。  针对这一想法,我们尝试使用了具有许多良好性质的Dual-Petrov-Galerkin方法来求解同一个单向流方程,得到相应的离散Floquet因子及其估计的相对误差。通过比较两种数值方法下Floquet因子估计的绝对误差和相对误差的阶数的具体数值结果,我们发现,Dual-Petrov-Galerkin方法很好地消除了高阶有限元方法估计时存在的奇偶特性,并在多项式阶数为偶数时,能够得到更好的估计效果。
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