• 正則化無網格方法

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    正則化無網格方法

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    在數值數學中,正則化無網格方法(RMM),又稱奇異無網格方法或去奇異無網格方法,是一種無網格邊界配位方法,旨在解決某些基本解是明確已知的偏微分方程。RMM是一種強形式的配位法,其優點是無網格、無積分、易于實施和高穩定性。到目前為止,該方法已經成功地應用于一些典型的問題,如電勢聲學、水波以及有界域和無界域的反問題。說明:RMM采用勢理論中的雙層勢作為其基礎/核函數。與基本解法(MFS)一樣,數值解是由不同源點的雙層核函數的線性組合近似的。與MFS不同的是,RMM的匹配點和源點是重合的,并且放在物理邊界上,不需要MFS中的虛構邊界。因此,RMM克服了MFS應用于現實世界問題的主要瓶頸。在同位點和源點重合時,雙層核函數會出現不同等級的奇異性。因此,引入了減法和加法正則化技術,從而消除或取消了這種奇異性。

    歷史和最近的發展

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    如今,有限元法(FEM)、有限差分法(FDM)、有限體積法(FVM)和邊界元法(BEM)是許多工程和科學領域數值建模中的主流數值技術。在解決高維移動或復雜形狀的邊界問題時,網格的生成是繁瑣的,甚至是非常具有挑戰性的問題,而且計算成本高,往往在數學上很麻煩。長期以來,由于僅有邊界離散和半分析性質,BEM一直被宣稱可以減輕這種缺點。盡管有這些優點,但BEM涉及相當復雜的數學和一些棘手的奇異積分。此外,三維領域的表面網格劃分仍然是一項不簡單的任務。在過去的幾十年里,人們為緩解或消除這些困難做出了相當大的努力,導致了無網格/無網格邊界定位方法的發展,這些方法既不需要域也不需要邊界網格劃分。在這些方法中,MFS是最受歡迎的,其優點是容易編程,數學簡單,精度高,收斂快。在MFS中,為了避免基本解的奇異性,需要在問題域外有一個虛構的邊界。

    正則化

    然而,確定虛構邊界的最佳位置是一項有待研究的非艱巨任務。此后,人們做出了巨大的努力來消除這個長期以來令人困惑的問題。最近的進展包括,例如,邊界結法(BKM)、正則化無網格法(RMM)、修正的MFS(MMFS)和奇異邊界法(SBM)。到目前為止,RMM已經成功地應用于多種物理問題,如電勢、外部聲學反平面壓電、多連接域的聲學特征問題、反問題、possion'方程和水波問題。此外,一些改進的公式旨在進一步提高該方法的可行性和效率,例如,見不規則域問題的加權RMM和二維拉普拉斯問題的分析RMM。

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    2. 歷史和最近的發展

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