抛物型方程有限元解最大Lp正则性及其在误差分析中的应用

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11901142
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A0501.算法基础理论与构造方法
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

This project will study maximal Lp-regularity of finite element solutions of parabolic partial differential equations (PDEs). Moreover, the errors of finite element solutions of parabolic PDEs will be analyzed by applying maximal Lp regularity. The advantage of maximal Lp-regularity is that it can derive the uniform boundedness of numerical solutions in some strong norms. By the uniform boundedness of numerical solutions, we can analyze the stability and accuracy of numerical solutions of nonlinear PDEs. Thus, we can study the errors of finite element solutions of strongly nonlinear and coupling equations by applying this technique. In this project, discrete maximal Lp-regularity will be applied to study the convergence and error estimates of finite element solutions of the three parabolic PDEs with strong nonlinearities and couplings: (1) We will study the finite element methods for the porous medium flow with only Lipschitz continuous coefficients. Optimal Lp(Lq) error estimates and almost optimal L∞(Lq) error estimates for fully discrete solutions will be established. (2) We will study the error estimates of finite element solutions of Navier-Stokes equations with variable density. (3) Mixed finite element methods for Cahn-Hilliard-Navier-Stokes equations will be studied in general polyhedral domain (possibly non-convex and multi-connected). The convergence analysis of numerical solutions will be provided without any assumptions on the regularity of solutions. Finally, numerical experiments will be given to verify theoretical analysis.
本项目研究了抛物型偏微分方程(PDEs)有限元解最大Lp正则性,并利用最大Lp正则性分析抛物型PDEs有限元解的误差.最大Lp正则性优点在于可以得到数值解在强范数下一致有界性.由数值解一致有界性就可以分析非线性PDEs数值解稳定性和精度.所以该技术可用来研究强非线性,强耦合性方程有限元解的误差.在本项目中利用离散最大Lp正则性研究了三类强非线性,强耦合性抛物型方程有限元解收敛性和误差估计:(1)研究系数仅Lipschitz连续多孔介质流的有限元法,得到了全离散解最优Lp(Lq)误差估计和几乎最优L∞(Lq)误差估计.(2)研究变密度N-S方程有限元解的误差估计.(3)研究在一般多面体区域(可能非凸,多连通)Cahn-Hilliard-Navier-Stokes方程混合元法,对解不做正则性假设情况下,给出数值解的收敛性分析.最后,数值实验将被给出以验证理论分析.

结项摘要

本项目研究了抛物型偏微分方程(PDEs)有限元解的最大Lp正则性,并利用最大Lp正则性分析了抛物型PDEs有限元解的误差.最大Lp正则性优点在于可以得到数值解在强范数下一致有界性.由数值解一致有界性就可以分析非线性PDEs数值解的稳定性和精度.所以该技术可用来研究强非线性,强耦合性方程有限元解的误差.本项目研究了一些强非线性,强耦合性抛物型方程有限元解的收敛性和误差估计:(1)研究了多孔介质流方程的Crank-Nicolson有限元方法,得到了全离散解最优误差估计.(2)研究了变密度的Navier-Stokes方程有限元解的误差估计.(3)证明了Cahn-Hilliard-Navier-Stokes方程的凸分裂有限元方法的最优L2误差估计.最后,数值实验被给出以验证理论分析结果.

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Optimal L2 error estimates of unconditionally stable FE schemes for the Cahn-Hilliard-Naiver-Stokes system
Cahn-Hilliard-Naiver-Stokes 系统无条件稳定有限元方案的最优 L2 误差估计
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    SIAM Journal on Numerical analysis
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Wentao Cai;Weiwei Sun;Jilu Wang;Zongze Yang
  • 通讯作者:
    Zongze Yang

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其他文献

鄂尔多斯高原弃耕农田植物群落演替过程中物种多样性的变化
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    干旱区资源与环境
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张瑞红;蔡文涛;来利明;周继华;王永吉;姜联合;郑元润
  • 通讯作者:
    郑元润
草地灌丛化研究进展.
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    应用与环境生物学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    蔡文涛;来利明;李贺祎;周继华;管天玉;张晓龙;高楠楠;郑元润
  • 通讯作者:
    郑元润
鄂尔多斯高原弃耕农田恢复过程中土壤物理性质和生物结皮的变化
  • DOI:
    10.13287/j.1001-9332.201703.031
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    应用生态学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    蔡文涛;李贺祎;来利明;张晓龙;管天玉;周继华;姜联合;郑元润
  • 通讯作者:
    郑元润
高速公路养护工程的“三一”目标集成管理模型
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    蔡文涛;刘星星;杨青
  • 通讯作者:
    杨青
基于光源近场模型的LED光学扩展量测量方法
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    光子学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    桂立;尹韶云;蔡文涛;孙秀辉;杜春雷;丁学专
  • 通讯作者:
    丁学专

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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