Постановка задачи
МКЭ для двумерной краевой задачи для эллиптического уравнения в полярной системе координат. Базисные функции билинейные на прямоугольниках. Краевые условия всех типов. Коэффициент диффузии разложить по биквадратичным базисным функциям. Матрицу СЛАУ генерировать в разреженном строчном формате. Для решения СЛАУ использовать МСГ или ЛОС с неполной факторизацией.
Решаемое уравнение
-div( grad )+
задано в некоторой области с границей .
В полярной системе координат:
.
Краевые условия
, ,
Расчетная область
Расчётная область разбивается на прямоугольники, содержащие по четыре узла.
Локальная нумерация выглядит следующим образом:
Теоретическая часть
Вариационная постановка
Запишем для исходной краевой задачи эквивалентную вариационную постановку в форме уравнения Галёркина, для этого правую и левую часть исходного уравнения домножим на функцию из пространства пробных функций и проинтегрируем по :
(-div( grad )+ .
Преобразуем полученное уравнение с использованием формулы Грина:
- .
Воспользовавшись краевыми условиями преобразуем интегралы:
- .
В качестве выберем пространство пробных функций , которые на границе S1 удовлетворяют нулевым первым краевым условиям. При этом будем считать, что , где множество функций, имеющих суммируемые с квадратом первые производные и удовлетворяющих только первым краевым условиям на границе S1:
+ + = + + . (1.1)