《电磁场问题的基于新延拓方法的快速多重网格方法研究》

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通信、天线等电磁场问题在实际中应用广泛,研究高效数值求解电磁场问题很有意义。该项目基于有限元超收敛理论、外推方法,构造具有高精度的插值延拓方法,结合区域分解方法,研究求解电磁场问题的高效的快速多重网格方法。针对一类嵌入在无穷地平面中的矩形大波数开腔散射问题,分别给出了基于四阶和六阶紧致差分格式的快速算法。对于混合时谐Maxwell方程,针对有限元离散后所得到的鞍点问题,构造了一类新的两变量预处理子。针对包含静电场等问题的泊松方程和各向异性系数或间断系数的二维椭圆问题,基于粗化算法,给出了代数多重网格方法和瀑布型代数多重网格方法。基于四阶紧致差分格式,结合Richardson外推技巧,构造了Richardson瀑布型多重网格方法;基于六阶紧致差分格式,结合新外推公式,构造了新外推瀑布型多重网格方法。运用和发展矢量有限元的超收敛性,研究二维问题的由粗网格层到细网格层的插值延拓算子,构造新型多重网格方法,并在该基础上构造瀑布型多重网格方法。课题组在单位立体上构造了一类满足特殊条件的各向异性的无旋小波,给出了一个Helmholtz分解以及curl和div算子在小波基下的表示,提出了一类高效的小波瀑布型多重网格方法。对于椭圆型界面问题,利用界面曲线信息和跳跃条件构造高精度延拓算子,建立了新多重网格法和瀑布型多重网格法。针对大规模问题,课题组结合区域分解方法和多重网格方法,提出了一类求解椭圆型方程的并行瀑布型多重网格方法。针对环形域二维Helmholtz方程外问题,提出了拟最优重叠Schwarz方法和拟最优非重叠区域分解方法。在基金的资助下,项目组顺利完成基金申请书中的研究目标。项目组发表标注基金号的论文39篇(含SCI 收录论文18篇、中文核心期刊论文10篇),培养硕士研究生7人。

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