We present a detailed convergence analysis for an operator splitting scheme proposed in [C. Liu et al.,J. Comput. Phys., 436, 110253, 2021] for a reaction-diffusion system with detailed balance. The numerical scheme has been constructed based on a recently developed energetic variational formulation, in which the reaction part is reformulated in terms of the reaction trajectory, and both the reaction and diffusion parts dissipate the same free energy. The scheme is energy stable and positivity-preserving. In this paper, the detailed convergence analysis and error estimate are performed for the operator splitting scheme. The nonlinearity in the reaction trajectory equation, as well as the implicit treatment of nonlinear and singular logarithmic terms, impose challenges in numerical analysis. To overcome these difficulties, we make use of the convex nature of the logarithmic nonlinear terms, which are treated implicitly in the chemical reaction stage. In addition, a combination of a rough error estimate and a refined error estimate leads to a desired bound of the numerical error in the reaction stage, in the discrete maximum norm. Furthermore, a discrete maximum principle yields the evolution bound of the numerical error function at the diffusion stage. As a direct consequence, a combination of the numerical error analysis at different stages and the consistency estimate for the operator splitting results in the convergence estimate of the numerical scheme for the full reaction-diffusion system.


翻译:我们对[C.Liu et al.,J.Comput.Phys.,436, 110253, 2021] 中提议的操作者分解计划进行了详细的趋同分析,以建立一个反应-扩散系统,详细平衡地分析反应-扩散系统。数字方案是根据最近开发的强力变异配方构建的,其中反应部分按反应轨迹重新拟订,反应和传播部分使同样的自由能量消散。这个方案是能源稳定和假定性的。在本文中,对操作者分解计划进行详细的趋同分析和误差估计。反应轨方程式的不线性以及隐性处理非线性和单一对数术语,给数字分析带来了挑战。为了克服这些困难,我们使用了对数非线性术语的正弦性质,在化学反应阶段以隐含的方式加以处理。此外,粗误估计和精确误差估计的结果是,在反应阶段,在离散的最大规范中,在反应轨轨和单一对非线和单对单逻辑的处理中,一个离式的最大原则在数字-级反应分析阶段,使数字统一性结果在数字组合的演变中产生。

0
下载
关闭预览

相关内容

剑桥大学《数据科学: 原理与实践》课程,附PPT下载
专知会员服务
49+阅读 · 2021年1月20日
【Google】梯度下降,48页ppt
专知会员服务
80+阅读 · 2020年12月5日
专知会员服务
44+阅读 · 2020年10月31日
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
77+阅读 · 2020年7月26日
专知会员服务
159+阅读 · 2020年1月16日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
151+阅读 · 2019年10月12日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
92+阅读 · 2019年10月10日
Ray RLlib: Scalable 降龙十八掌
CreateAMind
9+阅读 · 2018年12月28日
Disentangled的假设的探讨
CreateAMind
9+阅读 · 2018年12月10日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
R文本分类之RTextTools
R语言中文社区
4+阅读 · 2018年1月17日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
【学习】Hierarchical Softmax
机器学习研究会
4+阅读 · 2017年8月6日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
强化学习族谱
CreateAMind
26+阅读 · 2017年8月2日
强化学习 cartpole_a3c
CreateAMind
9+阅读 · 2017年7月21日
Arxiv
0+阅读 · 2021年7月12日
VIP会员
相关VIP内容
剑桥大学《数据科学: 原理与实践》课程,附PPT下载
专知会员服务
49+阅读 · 2021年1月20日
【Google】梯度下降,48页ppt
专知会员服务
80+阅读 · 2020年12月5日
专知会员服务
44+阅读 · 2020年10月31日
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
77+阅读 · 2020年7月26日
专知会员服务
159+阅读 · 2020年1月16日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
151+阅读 · 2019年10月12日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
92+阅读 · 2019年10月10日
相关资讯
Ray RLlib: Scalable 降龙十八掌
CreateAMind
9+阅读 · 2018年12月28日
Disentangled的假设的探讨
CreateAMind
9+阅读 · 2018年12月10日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
R文本分类之RTextTools
R语言中文社区
4+阅读 · 2018年1月17日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
【学习】Hierarchical Softmax
机器学习研究会
4+阅读 · 2017年8月6日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
强化学习族谱
CreateAMind
26+阅读 · 2017年8月2日
强化学习 cartpole_a3c
CreateAMind
9+阅读 · 2017年7月21日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员