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关于 $H(\textbf{curl})$-重构分片多项式场的 $hp$-后验非共形误差分析及其在麦克斯韦方程中的应用

数值分析 2026-03-23 v3 数值分析

摘要

我们构构并分析一种用于形状规整单纯片网格上 piecewise 多项式场的 H(curl)H(\textbf{curl})-重构算子。该(非多项式)重构在网格顶点邻域内通过结合帽基函数引导的划分唯一性和局部 Helmholtz 分解实现。我们的主要关注对象是齐次切向边界条件。我们证明了重构的 H0(curl)H_0(\textbf{curl})-场与原始 piecewise 多项式场之间的差异,以 broken curl 范数和 L2L^2-范数衡量,可以原始场的合适跳跃范数界。这些界始终是 hh-optimal,且在 broken curl 范数上因 12\frac{1}{2}-阶次失优,在 L2L^2-范数上因 32\frac{3}{2}-阶次失优。一个与此无关的辅助结果是一种新的 broken-curl、保持散度的 Poincaré 不等式作用于顶点邻域。此外,在对顶点邻域上的 Neumann 边界条件的 Poisson 问题在合理的均匀椭圆正则性假设下,L2L^2-范数估计可改进为 12\frac{1}{2}-阶次次优性。我们还讨论了将 H0(curl)H_0(\textbf{curl})-重构算子扩展到混合边界条件、聚合多面体网格以及凸域的情形。最后,我们展示了 H(curl)H(\textbf{curl})-重构算子在麦克斯韦方程的 hphp-后验非共形误差分析中的重要应用。我们聚焦于对简化形式的麦克斯韦方程的对称内罩无限差分 Galerkin(dG)近似。

关键词

引用

@article{arxiv.2508.12904,
  title  = {$\boldsymbol{H}(\textbf{curl})$-reconstruction of piecewise polynomial fields with application to $hp$-a posteriori nonconforming error analysis for Maxwell's equations},
  author = {Zhaonan Dong and Alexandre Ern},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2508.12904},
  year   = {2026}
}