Нормальные производные потенциала двойного слоя (НП ПДС) задаются на границе области сильно сингулярными интегралами. Поэтому как на самой границе, так и вблизи нее нельзя с удовлетворительной точностью вычислить НП ПДС с помощью традиционных квадратурных формул, позволяющих вычислить НП ПДС с хорошей точностью на достаточном удалении от границы. В настоящей работе получены полуаналитические аппроксимации НП ПДС для двумерного уравнения Лапласа, равномерно сходящиеся с почти кубической скоростью в замкнутой приграничной области, включающей саму границу. Для этого используются точное интегрирование по гладкой компоненте функции расстояния вблизи точки наблюдения, аддитивно– мультипликативный способ выделения особенности и кусочно–квадратичная интерполяция медленно изменяющихся функций. Приведены результаты вычисления НП ПДС в замкнутой приграничной области единичного круга, подтверждающие равномерную почти кубическую сходимость предлагаемых аппроксимаций
Идентификаторы и классификаторы
- SCI
- Математика
Метод граничных элементов (МГЭ) наряду с методом конечных элементов (МКЭ) и методом конечных разностей (МКР) является одним из основных методов приближенного решения краевых задач [3, п. 2.5]. В МГЭ дискретизация осуществляется только на границе
Список литературы
1. М.Н. Бахшалыева, Э.Г. Халилов. Обоснование метода коллокации для интегрального уравнения внешней краевой задачи Дирихле для уравнения Лапласа // Ж. вычисл. мат. мат. физ. 61:6, 936-950 (2021). DOI: 10.31857/S0044466921030030
2. И.С. Березин, Н.П. Жидков. Методы вычислений. Т. 1. М.: ГИФМЛ. 1962.
3. К. Бреббия, Ж. Теллес, Л. Вроубел. Методы граничных элементов. М.: Мир. 1987. DOI: 10.1007/978-3-642-48860-3
4. Д.Ю. Иванов. Уточнение коллокационного метода граничных элементов вблизи границы области в случае двумерных задач нестационарной теплопроводности с граничными условиями второго и третьего рода // Вестн. Томск. гос. унив., Мат. мех. 57, 5-25 (2019). DOI: 10.17223/19988621/57/1
5. Д.Ю. Иванов. Уточнение коллокационного метода граничных элементов вблизи границы двумерной области с помощью полуаналитической аппроксимации теплового потенциала двойного слоя // Вестн. Томск. гос. унив., Мат. мех. 65, 30-52 (2020). DOI: 10.17223/19988621/65/3
6. Д.Ю. Иванов. О равномерной сходимости аппроксимаций потенциала двойного слоя вблизи границы двумерной области // Вестн. Удмурт. унив., Мат. Мех. Компьют. науки 32:1, 26-43 (2022). DOI: 10.35634/vm220103
7. Д.Ю. Иванов. Об аппроксимации нормальной производной теплового потенциала простого слоя вблизи границы двумерной области // Вестн. Томск. гос. унив., Мат. мех. 83, 31-51 (2023). https://elibrary.ru/item.asp?id=54200992.
8. Д.Ю. Иванов. О равномерной сходимости полуаналитического решения задачи Дирихле для диссипативного уравнения Гельмгольца вблизи границы двумерной области // Уфим. мат. ж. 15:4, 75-98 (2023). DOI: 10.13108/2023-15-4-76
9. Д.Ю. Иванов. Об одной полуаналитической аппроксимации нормальной производной потенциала простого слоя вблизи границы двумерной области // Вестн. Удмурт. унив., Мат. Мех. Компьют. науки 33:3, 434-451 (2023). DOI: 10.35634/vm230304 EDN: TDMVWS
10. Д. Колтон, Р. Кресс. Методы интегральных уравнений в теории рассеяния. М.: Мир. 1987.
11. П.А. Крутицкий, А.Д. Федотова, В.В. Колыбасова. Квадратурная формула для потенциала простого слоя // Диффер. уравн. 55:9, 1269-1284 (2019). DOI: 10.1134/S0012266119090106
12. П.А. Крутицкий, И.О. Резниченко. Квадратурная формула для гармонического потенциала двойного слоя // Диффер. уравн. 57:7, 932-950 (2021). DOI: 10.1134/S0012266121070077
13. П.А. Крутицкий, И.О. Резниченко. Квадратурная формула для потенциала двойного слоя в случае уравнения Гельмгольца // Ж. вычисл. мат. мат. физ. 62:3, 421-436 (2022). https://doi.org /. DOI: 10.1134/S0965542522030095
14. П.А. Крутицкий, И.О. Резниченко. Улучшенная квадратурная формула для потенциала двойного слоя // Ж. вычисл. мат. мат. физ. 63:2, 230-244 (2023). DOI: 10.31857/S0044466923020114
15. И.К. Лифанов. Метод сингулярных интегральных уравнений и численный эксперимент. М.: ТОО “Янус”. 1995.
16. В.Г. Мазья. Граничные интегральные уравнения // Итоги науки тех., Сер. Соврем. пробл. мат., Фундам. направления 27, 131-228 (1988).
17. И.О. Резниченко, П.А. Крутицкий. Квадратурная формула для прямого значения потенциала двойного слоя // Программирование 48:3, 92-100 (2022). DOI: 10.1134/S0361768822030094 EDN: AEMAIL
18. В.И. Смирнов. Курс высшей математики. Том 4. Часть 2. М.: Наука. 1981.
19. Г.М. Фихтенгольц. Курс дифференциального и интегрального исчисления. Том 2. М.: Физ-матлит. 2003.
20. Г.М. Фихтенгольц. Курс дифференциального и интегрального исчисления. Том 1. М.: Физ-матлит. 2003.
21. Э.Г. Халилов, М.Н. Бахшалыева. О производной логарифмического потенциала двойного слоя // Вестн. Томск. гос. унив., Мат. мех. 62, 38-54 (2019). DOI: 10.17223/19988621/62/4
22. Э.Г. Халилов. Квадратурная формула для нормальной производной потенциала двойного слоя // Уфим. мат. ж. 15:4, 99-109 (2023). DOI: 10.13108/2023-15-4-100
23. C. Cheng, D. Pan, Z. Han, M. Wu, Z. Niu. A state space boundary element method with analytical formulas for nearly singular integrals // Acta Mech. Solida Sin. 31:4, 433-444 (2018). DOI: 10.1007/s10338-018-0040-8
24. X.W. Gao, K. Yang, J. Wang. An adaptive element subdivision technique for evaluation of various 2D singular boundary integrals // Eng. Anal. Bound. Elem. 32:8, 692-696 (2008). DOI: 10.1016/j.enganabound.2007.12.004
25. X.-W. Gao, J.-B. Zhang, B.-J. Zheng, C. Zhang. Element-subdivision method for evaluation of singular integrals over narrow strip boundary elements of super thin and slender structures // Eng. Anal. Bound. Elem. 66, 145-154 (2016). DOI: 10.1016/j.enganabound.2016.02.002
26. Y.P. Gong, C.Y. Dong, Y. Bai. Evaluation of nearly singular integrals in isogeometric boundary element method // Eng. Anal. Bound. Elem. 75, 21-35 (2017). DOI: 10.1016/j.enganabound.2016.11.005
27. Y. Gu, W. Chen, B. Zhang, W. Qu. Two general algorithms for nearly singular integrals in two dimensional anisotropic boundary element method // Comput. Mech. 53:6, 1223-1234 (2014). DOI: 10.1007/s00466-013-0965-1
28. J. Lv, Y. Miao, H. Zhu. The distance sinh transformation for the numerical evaluation of nearly singular integrals over curved surface elements // Comput. Mech. 53:2, 359-367 (2014). DOI: 10.1007/s00466-013-0913-0
29. Z. Niu, C. Cheng, H. Zhou, Z. Hu. Analytic formulations for calculating nearly singular integrals in two-dimensional BEM // Eng. Anal. Bound. Elem. 31:12, 949-964 (2007). DOI: 10.1016/j.enganabound.2007.05.001
30. Z. Niu, Z. Hu, C. Cheng, H. Zhou. A novel semi-analytical algorithm of nearly singular integrals on higher order elements in two dimensional BEM // Eng. Anal. Bound. Elem. 61, 42-51 (2015). DOI: 10.1016/j.enganabound.2015.06.007
31. Y.-M. Zhang, Y. Gu, J.-T. Chen. Stress analysis for multilayered coating systems using semi-analytical BEM with geometric non-linearities // Comput. Mech. 47:5, 493-504 (2011). DOI: 10.1007/s00466-010-0559-0
32. Y. Zhang, Y. Gong, X. Gao. Calculation of 2D nearly singular integrals over high-order geometry elements using the sinh transformation // Eng. Anal. Bound. Elem. 60, 144-153 (2015). DOI: 10.1016/j.enganabound.2014.12.006
Выпуск
Другие статьи выпуска
The paper deals with the concept of basic summability of residue function of interval function, which is a synonym for its differential form. As one comprehensive concept, it includes not only all known concepts of integrability, such as Newton’s, generalized Riemann and generalized Riemann — Stieltjes integrability, but also arithmetic series
We consider quadratic operators, which map the
We examine a class periodic boundary value problems for a discrete equation of order 2
We obtain fully constructive results on construction of trigonometric interpolation polynomials with multiple nodes. We construct polynomials interpolating periodic complex– valued functions of a real variable. The polynomials are represented in general form and in the form of expansions over fundamental polynomials. We provide examples and discuss unresolved problems
Статья связана с задачей описания голоморфно однородных вещественных гиперповерхностей многомерных комплексных пространств на основе свойств соответствующих этим многообразиям алгебр Ли и их нильпотентных и абелевых подалгебр. С использованием классификаций обширного семейства 7–мерных разрешимых неразложимых алгебр Ли ранее авторами статьи были изучены орбиты алгебр, имеющих «сильные» коммутативные свойства. В частности было установлено, что 7–мерная алгебра Ли, имеющая абелеву подалгебру размерности 5, не допускает в пространстве C4 Леви–невырожденных орбит. В настоящей статье изучены все 82 типа разрешимых неразложимых 7–мерных алгебр Ли, имеющих в точности две 4–мерные абелевы подалгебры и 6–мерный ниль– радикал. Доказано, что для 75 таких типов алгебр любая 7–мерная орбита в C4 либо вырождена по Леви, либо сводится голоморфным преобразованием к трубчатому многообразию. Представлены все (с точностью до локальных голоморфных преобразований координат) реализации 7 исключительных типов абстрактных алгебр Ли в виде алгебр голоморфных векторных полей в C4. Для большинства таких реализаций приведены координатные описания орбит, являющихся голоморфно однородными невырожденными вещественными гиперповерхностями этого пространства.
Обратные спектральные задачи заключаются в восстановлении операторов по их спектральным характеристикам. Задача восстановления оператора Штурма — Лиувилля с одним замороженным аргументом по одному спектру рассматривалась ранее в работах различных авторов. В данной статье исследуется единственность восстановления оператора с двумя замороженными аргументами и различными коэффициентами
В работе исследуются условия, при которых решение эллиптического уравнения с частными производными второго порядка в единичном круге на плоскости будет вырожденным. Доказано, что всякое вырожденное решение является либо многочленом степени не больше 2, либо линейной комбинацией константы и логарифма от дробно–рационального выражения. При доказательстве основного результата используется разложение в ряд Тейлора вырожденного решения данного уравнения в произвольной точке и исследование зависимости коэффициентов полученного ряда от коэффициентов при членах более младших степеней того же ряда
На единичной сфере из C
Издательство
- Издательство
- УФИЦ РАН
- Регион
- Россия, Уфа
- Почтовый адрес
- 450054, Республика Башкортостан, Г.О. город Уфа, Пр-кт Октября, д. № 71
- Юр. адрес
- 450054, Республика Башкортостан, Г.О. город Уфа, Пр-кт Октября, д. № 71
- ФИО
- Мартыненко Василий Борисович (Руководитель)
- E-mail адрес
- presidium@ufaras.ru
- Контактный телефон
- +7 (347) 2356022
- Сайт
- http://www.ufaras.ru