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Type: Tese
Title: Uma formulação Petrov-Galerkin descontínuo para solução da equação de Helmholtz com minimização do erro de fase
Other Titles: A discontinuous Petrov-Galerkin formulation for Helmholtz equation solution with phase error minimization
Author(s)/Inventor(s): Dias, Rodrigo
Advisor: Mansur, Webe João Mansur
Co-advisor: Carmo, Eduardo Gomes Dutra do
Abstract: A poluição do erro é uma fonte conhecida de imprecisões nas abordagens contínuas ou descontínuas de FE para resolver a equação de Helmholtz. Este tópico é exaustivamente estudado em um grande número de artigos, além de IHLENBURG e BABUSKA [1], IHLENBURG [2] e outras referências ali citadas. Metodologias robustas para malhas quadradas estruturadas foram desenvolvidas nos últimos anos. Este trabalho busca desenvolver uma metodologia baseada na formulação descontínua Petrov-Galerkin (PGD), a fim de minimizar o erro de fase para malhas estruturadas ou n˜ao estruturadas, aplicadas à equação de Helmholtz em meios homogêneos. Uma formulação Petrov-Galerkin FE é introduzida para o problema de Helmholtz em duas dimensões usando funções de ponderação polinomial. Em cada nó da malha triangular, uma função de base global para o espaço das funções de ponderação é obtida, acrescentando às combinações bi lineares C 0 da função linear Laringiana de ponderação. As funções de ponderação ótima, com o mesmo suporte das funções de teste globais correspondentes, são obtidas após o cálculo dos coeficientes α n m dessas combinações lineares, atendendo aos critérios ideais. Isso é feito numericamente através de uma técnica de pré-processamento que é naturalmente aplicada a malhas uniformes e não estruturadas. Em particular, para malha uniforme, é obtido um estêncil interior quase ótimo da mesma ordem do método do elemento finito quase estabilizado, obtido por BABUSKA et al. [3]. Resultados numéricos são apresentados ilustrando a grande estabilidade e precisão desta formulação com malhas não uniformes e não estruturadas.
Abstract: Pollution error is a well known source of inaccuracies in continuous or discontinuous FE approaches to solve the Helmholtz equation. This topic is exaustivelly studied in a large number of papers as well as IHLENBURG e BABUSKA [1], IH- ˇ LENBURG [2] and others references inside there in and others references. Robust methodologies for structured square meshes have been developed in recent years. This work seeks to develop a methodology based on Discontinuous PetrovGalerkin formulation (DPG), in order to minimize phase error for structured or unstructured meshes applied for Helmholtz equation in homogeneous media. A Petrov–Galerkin FE formulation is introduced for Helmholtz problem in two dimensions using polynomial weighting functions. At each node of the triangular mesh, a global basis function for the weighting space is obtained, adding to the bilinear C 0 Lagrangian weighting function linear combinations. The optimal weighting functions, with the same support of the corresponding global test functions, are obtained after computing the coefficients α n m of these linear combinations attending to optimal criteria. This is done numerically through a preprocessing technique that is naturally applied to nonuniform and unstructured meshes. In particular, for uniform mesh a quasi optimal interior stencil of the same order of the quasi-stabilized finite element method stencil derived by BABUSKA ˇ et al. [3] is obtained. Numerical results are presented illustrating the great stability and accuracy of this formulation with nonuniform and unstructured meshes.
Keywords: Galerkin finite element methods
Discontinuous Galerkin
Petrov-Galerkin Discontinuous (PGD)
Helmholtz equation
Subject CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL
Program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil
Production unit: Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia
Publisher: Universidade Federal do Rio de Janeiro
Issue Date: Oct-2019
Publisher country: Brasil
Language: por
Right access: Acesso Aberto
Appears in Collections:Engenharia Civil

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