In this paper we develop finite difference schemes for elliptic problems with piecewise continuous coefficients that have (possibly huge) jumps across fixed internal interfaces. In contrast with such problems involving one smooth non-intersecting interface, that have been extensively studied, there are very few papers addressing elliptic interface problems with intersecting interfaces of coefficient jumps. It is well known that if the values of the permeability in the four subregions around a point of intersection of two such internal interfaces are all different, the solution has a point singularity that significantly affects the accuracy of the approximation in the vicinity of the intersection point. In the present paper we propose a fourth-order $9$-point finite difference scheme on uniform Cartesian meshes for an elliptic problem whose coefficient is piecewise constant in four rectangular subdomains of the overall two-dimensional rectangular domain. Moreover, for the special case when the intersecting point of the two lines of coefficient jumps is a grid point, such a compact scheme, involving relatively simple formulas for computation of the stencil coefficients, can even reach sixth order of accuracy. Furthermore, we show that the resulting linear system for the special case has an $M$-matrix, and prove the theoretical sixth order convergence rate using the discrete maximum principle. Our numerical experiments demonstrate the fourth (for the general case) and sixth (for the special case) accuracy orders of the proposed schemes. In the general case, we derive a compact third-order finite difference scheme, also yielding a linear system with an $M$-matrix. In addition, using the discrete maximum principle, we prove the third order convergence rate of the scheme for the general elliptic cross-interface problem.


翻译:在本文中,我们开发了固定内部界面上跳跃(可能巨大)的细小连续系数的椭圆问题定值差异方案。与已经广泛研究的涉及一个平滑的非交叉界面的问题相比,很少有文件涉及系数跳动的交叉界面的椭圆界面问题。众所周知,如果四个次区域在两个内部界面交汇点周围的渗透性值不同,解决方案有一个点数异性,大大影响交叉点附近近似值的准确性。在本文中,我们提议在统一的Cartesian 中间界面上采用一个第4级9美元点的定值差异方案,用于处理一个在总体两维矩形矩形域的4个矩形次界间界面中,其系数在四个次区域的渗透性值值值是不同的,那么当两个系数跳动线的交叉点是一个网格点时,这种紧凑凑凑合的公式,涉及我们计算三分系数的相对简单的公式,甚至可以达到第6级CLI原则的9美元定值。此外,我们用一个特别的直径直值的公式来证明一个特别的直径直径直径直率率率率。

0
下载
关闭预览

相关内容

不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
71+阅读 · 2022年6月28日
专知会员服务
158+阅读 · 2020年1月16日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
168+阅读 · 2019年10月11日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
99+阅读 · 2019年10月9日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
39+阅读 · 2019年10月9日
VCIP 2022 Call for Special Session Proposals
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年4月1日
IEEE ICKG 2022: Call for Papers
机器学习与推荐算法
3+阅读 · 2022年3月30日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Workshop
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年12月20日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium4
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月10日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Plenary Talk2
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月2日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Plenary Talk1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月1日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Industry Talk2
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年7月29日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月18日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
国家自然科学基金
0+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 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
VIP会员
相关VIP内容
相关资讯
VCIP 2022 Call for Special Session Proposals
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年4月1日
IEEE ICKG 2022: Call for Papers
机器学习与推荐算法
3+阅读 · 2022年3月30日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Workshop
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年12月20日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium4
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月10日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Plenary Talk2
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月2日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Plenary Talk1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月1日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Industry Talk2
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年7月29日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月18日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
相关基金
国家自然科学基金
0+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 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员