Abstract
Elliptic differential equations can be discretized with bilinear finite elements. Using sparse grids instead of full grids, the dimension of the finite element space for the 2D problem reduces fromO(N 2) toO (N logN) while the approximation properties are nearly the same for smooth functions. A method is presented which discretizes elliptic differential equations on curvilinear bounded domains with adaptive sparse grids. The grid is generated by a transformation of the domain. This method has the same behaviour of convergence like the sparse grid discretization on the unit square.
Zusammenfassung
Elliptische Differentialgleichungen werden häufig mittels bilinearer Finite-Elemente diskretisiert. Verwendet man hierfür dünne Gitter anstelle voller Gitter, so reduziert sich die Dimension des Finite-Element-Raumes eines 2D-Problems vonO(N 2) aufO(N logN). Die Approximationseigenschaften bleiben jedoch nahezu erhalten. Es wird eine Methode zur Diskretisierung elliptischer Differentialgleichungen auf krummlinig berandeten Gebieten mittels adaptiver dünner Gitter vorgestellt. Das Gitter wird durch eine Transformation des Gebietes erzeugt. Das Konvergenzverhalten dieses Verfahrens kommt dem der Dünngitter-Diskretisierung auf dem Einheitsquadrat gleich.
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References
Balder, R.: Adaptive Verfahren für elliptische und parabolische Verfahren auf dünnen Gittern. Dissertation, Technische Universität München, 1994.
Balder, R., Zenger, C.: The solution of multidimensional real Helmholtz equations on sparse grids. Appears in SIAM J. Sci. Comp.
Bungartz, H.-J.: An adaptive poisson solver using hierarchical bases and sparse grids. In: Proceedings of the IMACS International Symposium on Iterative Methods in Linear Algebra, Brüssel, April 1991 (de Groen, P., Beauwens, R., eds.), Amsterdam: Elsevier 1992.
Eisemann, P. R.: A multi-surface method of coordinate generation. J. Comput. Phys.33, 118–150 (1979).
Fletcher, C. A. J.: Computational techniques for fluid dynamics, 2nd ed. Heidelberg New York Berlin Tokyo: Springer 1991.
Gordon, W. J., Hall, C. A.: Construction of curvilinear coordinate systems and application to mesh generation. Int. J. Numer. Meth. Eng.7, 461–477 (1973).
Gordon, W. J., Thiel, L. C.: Transfinite mapping and their application to grid generation. In: Numerical grid generation, (Thompson, J. F., ed.), pp. 171–192. Amsterdam: North-Holland 1982.
Griebel, M., Schneider, M., Zenger, C.: A combination technique for the solution of sparse grid problems. In: Proceedings of the IMACS International Symposium on Iterative Methods in Linear Algebra, Brüssel, April 1991 (de Groen, P., Beauwens, R., eds.). Amsterdam: Elsevier 1992.
Griebel, M., Thurner, V.: Solving CFD-problems efficiently by the combination method. CFD-News (1993).
Pflaum, C.: Anwendung von Mehrgitterverfahren auf dünnen Gittern. Technische Universität München, Diplomarbeit, 1992.
Pflaum, C.: Convergence of the combination technique for the finite element solution of Poisson's equation. SFB-Report 342/14/93 A, Technische Universität München, 1993.
Pflaum, C.: A multi-level-algorithm for the finite-element-solution of general second order elliptic differential equations on adaptive sparse grids. SFB-Report 342/12/94 A, Technische Universität München, 1994.
Smith, R. E.: Algebraic grid generation. In: Numerical grid generation (Thompson, J. F., ed.), pp. 137–170. Amsterdam: North-Holland 1982.
Thompson, J. F.: Numerical grid generation. Amsterdam: North-Holland 1982.
Thompson, J. F., Warsi, Z. U. A., Mastin, C. W.: Numerical grid generation foundations and applications. Amsterdam: North-Holland 1985.
Wloka, J.: Partielle Differentialgleichungen. Stuttgart: Teubner 1982.
Zenger, C.: Sparse grids. In: Parallel Algorithms for Partial Differential Equations: Proceedings of the Sixth GAMM-Seminar, Kiel, January 1990 (Hackbusch, W., ed.), Braunschweig: Vieweg 1991 (Notes on Numerical Fluid Mechanics, Vol. 31).
Zimmer, S.: Lösung der Stokes-Gleichungen durch ein adaptives Verfahren mit hierarchischen Basisfunktionen. Technische Universität München, Diplomarbeit, 1991.
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Dornseifer, T., Pflaum, C. Discretization of elliptic differential equations on curvilinear bounded domains with sparse grids. Computing 56, 197–213 (1996). https://doi.org/10.1007/BF02238512
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