数学 > 数值分析
[提交于 2024年12月12日
(此版本)
, 最新版本 2025年6月18日 (v2)
]
标题: 用于韦斯特沃尔方程的联合DG-CG有限元方法
标题: Combined DG-CG finite element method for the Westervelt equation
摘要: We propose and analyze a space--time finite element method for Westervelt's quasilinear model of ultrasound waves in second-order formulation. The method combines conforming finite element spatial discretizations with a discontinuous-continuous Galerkin time stepping. Its analysis is challenged by the fact that standard Galerkin testing approaches for wave problems do not allow for bounding the discrete energy at all times. By means of redesigned energy arguments for a linearized problem combined with Banach's fixed-point argument, we show the well-posedness of the scheme, a priori error estimates, and robustness with respect to the strong damping parameter $\delta$. Moreover, the scheme preserves the asymptotic preserving property of the continuous problem; more precisely, we prove that the discrete solutions corresponding to $\delta>0$ converge, in the singular vanishing dissipation limit, to the solution of the discrete inviscid problem. We use several numerical experiments in $(2 + 1)$-dimensions to validate our theoretical results.
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