We present a novel numerical method for solving the elliptic partial differential equation problem for the electrostatic potential with piecewise constant conductivity. We employ an integral equation approach for which we derive a system of well-conditioned integral equations by representing the solution as a sum of single layer potentials. The kernel of the resulting integral operator is smooth provided that the layers are well-separated. The fast multiple method is used to accelerate the generalized minimal residual method solution of the integral equations. For efficiency, we adapt the grid of the Nystr\"{o}m method based on the spectral resolution of the layer charge density. Additionally, we present a method for evaluating the solution that is efficient and accurate throughout the domain, circumventing the close-evaluation problem. To support the design choices of the numerical method, we derive regularity estimates with bounds explicitly in terms of the conductivities and the geometries of the boundaries between their regions. The resulting method is fast and accurate for solving for the electrostatic potential in media with piecewise constant conductivities.


翻译:我们提出了一个解决静电潜力的椭圆部分方程问题的新数字方法, 其方法是: 以片断的恒定传导性; 我们使用一个整体方程方法, 其方法是通过代表单一层潜力之和来产生一个条件良好的整体方程系统。 由此产生的整体操作者的内核是平滑的, 条件是各层是分开的。 快速的多种方法用于加速整体方程的普遍最低残余方法的解决方案。 为了效率, 我们根据层电荷密度的光谱分辨率来调整Nystr\"{ o}m 方法的网格。 此外, 我们提出了一个方法, 用来评估整个领域高效和准确的解决方案, 绕过近评价问题。 为了支持数字方法的设计选择, 我们得出规律性估算, 其界限明确, 以各自区域之间的导体和地理界限的界限为界限。 由此产生的方法是快速和准确的, 用来用节率不变的导体来解决媒体中的电流潜力 。

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