We study cut finite element discretizations of a Darcy interface problem based on the mixed finite element pairs $\textbf{RT}_k\times Q_k$, $k\geq 0$. Here $Q_k$ is the space of discontinuous polynomial functions of degree less or equal to $k$ and $\textbf{RT}$ is the Raviart-Thomas space. We show that the standard ghost penalty stabilization, often added in the weak forms of cut finite element methods for stability and control of the condition number of the linear system matrix, destroys the divergence-free property of the considered element pairs. Therefore, we propose new stabilization terms for the pressure and show that we recover the optimal approximation of the divergence without losing control of the condition number of the linear system matrix. We prove that with the new stabilization term the proposed cut finite element discretization results in pointwise divergence-free approximations of solenoidal velocity fields. We derive a priori error estimates for the proposed unfitted finite element discretization based on $\textbf{RT}_k\times Q_k$, $k\geq 0$. In addition, by decomposing the computational mesh into macro-elements and applying ghost penalty terms only on interior edges of macro-elements. Numerical experiments with element pairs $\textbf{RT}_0\times Q_0$, $\textbf{RT}_1\times Q_1$, and $\textbf{BDM}_1\times Q_0$. (where $\textbf{BDM}$ is the Brezzi-Douglas-Marini space) indicate that with the new method we have 1) optimal rates of convergence of the approximate velocity and pressure; 2) well-posed linear systems where the condition number of the system matrix scales as it does for fitted finite element discretizations; 3) optimal rates of convergence of the approximate divergence with pointwise divergence-free approximations of solenoidal velocity fields. All three properties hold independently of how the interface is positioned relative to the computational mesh.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

【ACL2020】多模态信息抽取,365页ppt
专知会员服务
151+阅读 · 2020年7月6日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
163+阅读 · 2019年10月12日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
43+阅读 · 2019年1月3日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2024年1月20日
VIP会员
相关资讯
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
43+阅读 · 2019年1月3日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
相关基金
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员