一般曲面上晶体相场模型的高阶有限元数值模拟研究

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基于经典密度泛函理论建立的晶体相场模型,被广泛应用于研究材料的微观结构演化现象.求解晶体相场模型的自由能密度泛函的极小值,会获得相应材料的有序结构.由于这是一类高阶非线性变分问题,其解析解难以求得,因此数值求解成为一种更有效的方法.本文以Landau-Brazovskii模型为例,研究一般曲面上晶体相场模型的高精度算法.在空间上本文采用高阶等参曲面有限元进行离散,时间上分别采用一阶半隐格式和二阶Crank-Nicolson格式进行离散,并基于FEALPy[23]实现了该方法.大量数值实验表明,本文采用的高阶方法可以计算出一般曲面上的斑点结构和层状结构,从而验证了高阶曲面有限元方法的有效性和精确性.
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