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间断有限元法(the Discontinuous Galerkin Method,简称DG方法)是1973年由Reed和Hill[31]首先提出。由于此方法保持了通常有限元方法的优点,又克服了其不足,并且可以进行并行计算,具有很好的稳定性。因此近二十年来,间断Galerkin有限元法被广泛地应用到水动力学,气动力学,波传播等问题,成为研究的热点。在求解双曲和椭圆方程方面已有不少工作[1,5,10],将DG方法应用到黏性不可压缩Stkes(Navier-Stokes)方程的研究近年来已成为重要研究课题[7,18,34]。本文的目的主要研究黏性不可压缩St。kes(NaVier~stkesl方程的间断有限元法。
本文内容主要分为两部分.第一部分介绍了不可压缩Stokes方程的压力梯度局部投影间断有限元法。第二部分针对非定常的N-s方程的具体特点,将特征线法与DG方法相结合用于求解非定常的N-S方程。
在第二章中我们对定常的Stkes方程提出了一种新的间断有限元法,通过将通常的间断Galerkin有限元法与最近提出的压力梯度局部投影法[11]相结合,建立了一个稳定的间断有限元格式,对速度和压力的任意分片多项式空间P<,l>(K),Pm(K)的间断有限元逼近证明了解的存在唯一性,给出了关于速度和压刀日可L<2>范数的最优误差估计。
第三章研究非定常N-s问题的特征线间断有限元法。我们用物质导数来离散时间项和非线性项。对一阶和二阶的特征线间断有限元格式分别进行了讨论,证明了在无需满足B-B条件的情况下,此格式对于间断的速度和压力多项式空间 P<,ι>/P<,ι>和P<,ι-1>,ι≥1是稳定的。