基于等级网格的DG方法求解奇异摄动问题

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用DG方法求解奇异摄动问题是近两三年来的热门研究课题。在Shishikin网格下,有些学者的研究工作已经观察到DG解的一致收敛性或超收敛性,但理论上的证明非常困难。本文证明了一维情形Shishkin网格和改进的λ-等级网格下p次投影误差的一致收敛性估计:‖u-π±u‖≤Chp+1,以及在边界层外区域上的投影误差的一致收敛性估计:‖Dα(u-π±u)‖≤Chp+1-α,‖Dα(q-π±q)‖≤Chp+1-α,α=0,1。该估计将为DG有限元解的一致收敛性分析提供有利的条件。在两类改进的λ-等级网格下,本文给出了一维和二维奇异摄动问题的DG解的数值结果,这些结果表明改进的λ-等级网格不但保持了Shishkin网格原有的优点,而且比它更有效更稳定。特别是在一维情形的第一类改进的λ-等级网格下,我们去掉了因子lnN,得到了更好的一致收敛性估计:‖(?)u≤CN-(2p+1),‖q-(?)‖≤CN-(2n+1)|u|1,∞。更令人振奋的是,在二维情形的两类改进的λ-等级网格下,可以得到导数的超收敛估计:‖q-(?)‖≤CN-(p+2)|u|1,∞。数值结果还表明在这种改进的λ-等级网格下有DG解的L2误差估计:‖u-U‖L2≤CN-p+1
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