This article studies structure-preserving discretizations of Hilbert complexes with nonconforming spaces that rely on projections onto an underlying conforming subcomplex. This approach follows the conforming/nonconforming Galerkin (CONGA) method introduced in [doi.org/10.1090/mcom/3079, doi.org/10.5802/smai-jcm.20, doi.org/10.5802/smai-jcm.21] to derive efficient structure-preserving finite element schemes for the time-dependent Maxwell and Maxwell-Vlasov systems by relaxing the curl-conforming constraint in finite element exterior calculus (FEEC) spaces. Here, it is extended to the discretization of full Hilbert complexes with possibly nontrivial harmonic fields, and the properties of the CONGA Hodge Laplacian operator are investigated. By using block-diagonal mass matrices which may be locally inverted, this framework possesses a canonical sequence of dual commuting projection operators which are local, and it naturally yields local discrete coderivative operators, in contrast to conforming FEEC discretizations. The resulting CONGA Hodge Laplacian operator is also local, and its kernel consists of the same discrete harmonic fields as the underlying conforming operator, provided that a symmetric stabilization term is added to handle the space nonconformities. Under the assumption that the underlying conforming subcomplex admits a bounded cochain projection, and that the conforming projections are stable with moment-preserving properties, a priori convergence results are established for both the CONGA Hodge Laplace source and eigenvalue problems. Our theory is finally illustrated with a spectral element method, and numerical experiments are performed which corroborate our results. Applications to spline finite elements on multi-patch mapped domains are described in a related article [arXiv:2208.05238] for which the present work provides a theoretical background.


翻译:本文研究基于投影至底层协调子复形的非协调空间的希尔伯特复形保持结构离散化。该方法遵循文献[doi.org/10.1090/mcom/3079, doi.org/10.5802/smai-jcm.20, doi.org/10.5802/smai-jcm.21]中提出的协调/非协调伽辽金(CONGA)方法,通过松弛有限元外微积分(FEEC)空间中的旋度协调约束,推导时变麦克斯韦和麦克斯韦-弗拉索夫系统的高效保结构有限元格式。本文将其扩展至可能包含非平凡调和场的完整希尔伯特复形离散化,并研究CONGA霍奇拉普拉斯算子的性质。通过使用可局部求逆的分块对角质量矩阵,该框架拥有典范的局部对偶交换投影算子序列,并自然产生局部离散余微分算子——这与协调FEEC离散化形成对比。由此产生的CONGA霍奇拉普拉斯算子亦为局部的,且其核空间与底层协调算子的核空间包含相同的离散调和场,前提是添加对称稳定项以处理空间非协调性。在假设底层协调子复形存在有界上链投影,且协调投影具有保持矩性质的稳定性条件下,建立了CONGA霍奇拉普拉斯源问题和特征值问题的先验收敛结果。最终以谱元法为例说明理论,并通过数值实验验证结论。关于多拼贴映射域上样条有限元的应用已在相关论文[arXiv:2208.05238]中描述,本文为其提供理论基础。

0
下载
关闭预览

相关内容

Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
35+阅读 · 2019年10月18日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
RL解决'BipedalWalkerHardcore-v2' (SOTA)
CreateAMind
31+阅读 · 2019年7月17日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24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 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017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 · 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 · 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
5+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
2+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2024年3月14日
VIP会员
最新内容
面向国防作战的最佳自主与蜂群无人机技术
专知会员服务
3+阅读 · 今天8:04
《异构人类团队的协作决策过程混合建模研究》
专知会员服务
4+阅读 · 今天7:59
博士论文 | 面向大模型推理的内存高效算法
专知会员服务
4+阅读 · 7月27日
美空军新型反无人机部队初探
专知会员服务
7+阅读 · 7月27日
《防空交战流程的概率建模研究》
专知会员服务
11+阅读 · 7月27日
ICML 2026 教程 | 数值优化理论还重要吗?
专知会员服务
7+阅读 · 7月26日
ICM 2026 | 陶哲轩:人工智能时代的数学
专知会员服务
10+阅读 · 7月26日
相关资讯
RL解决'BipedalWalkerHardcore-v2' (SOTA)
CreateAMind
31+阅读 · 2019年7月17日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24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 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017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 · 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 · 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
5+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
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员