We study the following nonlinear heat equation with damping and pumping effects (a reaction-diffusion equation) posed on a bounded simply connected convex domain $\Omega \subset \mathbb{R}^d$, $d \geq 1$ with Lipschitz boundary $\partial\Omega$: $$ \frac{\partial u(t)}{\partial t} - \nu \Delta u(t) + \alpha |u(t)|^{p-2}u(t) - \sum_{\ell=1}^M \beta_{\ell} |u(t)|^{q_{\ell}-2}u(t) = f(t), \quad t>0, $$ subject to homogeneous Dirichlet boundary conditions and the initial condition $u(0)=u_0$, where $2 \leq p < \infty$ and $2 \leq q_{\ell} < p$ for $1 \leq \ell \leq M$. For $u_0 \in L^2(\Omega)$ and $f \in L^2(0,T;H^{-1}(\Omega))$, we establish the existence and uniqueness of a weak solution for all dimensions $d \in \mathbb{N}$ and damping exponents $2 \leq p < \infty$. Furthermore, for $u_0 \in H^2(\Omega) \cap H_0^1(\Omega)$ and $f \in H^1(0,T;H^1(\Omega))$, we obtain regularity results: these hold for every $2 \leq p < \infty$ when $1 \leq d \leq 4$, and for $2 \leq p \leq \frac{2d-6}{d-4}$ when $d \geq 5$. We further conduct finite element analysis using conforming, nonconforming, and discontinuous Galerkin methods, deriving a priori error estimates for both semi- and fully discrete schemes, supported by numerical results. To relax restrictions on $p$ in the semidiscrete analysis, we use appropriate projection/interpolation operators: the Ritz projection in the conforming case ($2 \le p \le \frac{2d}{d-2}$), the Scott-Zhang interpolation for $\frac{2d}{d-2} < p \le \frac{2d-6}{d-4}$, the Cl\'ement interpolation in the nonconforming setting, and the $L^2$-projection in the DG framework. In the fully discrete case, error estimates hold for the above $p$-range under $u_0 \in D(A^{3/2})$ and $f \in H^1(0,T;H^1(\Omega))$.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

牛津大学最新《计算代数拓扑》笔记书,107页pdf
专知会员服务
44+阅读 · 2022年2月17日
神经常微分方程教程,50页ppt,A brief tutorial on Neural ODEs
专知会员服务
74+阅读 · 2020年8月2日
【ACL2020】多模态信息抽取,365页ppt
专知会员服务
150+阅读 · 2020年7月6日
ExBert — 可视化分析Transformer学到的表示
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月16日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
论文浅尝 | 利用 RNN 和 CNN 构建基于 FreeBase 的问答系统
开放知识图谱
11+阅读 · 2018年4月25日
概率图模型体系:HMM、MEMM、CRF
机器学习研究会
30+阅读 · 2018年2月10日
可解释的CNN
CreateAMind
17+阅读 · 2017年10月5日
Layer Normalization原理及其TensorFlow实现
深度学习每日摘要
32+阅读 · 2017年6月17日
基于LDA的主题模型实践(三)
机器学习深度学习实战原创交流
23+阅读 · 2015年10月12日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
相关VIP内容
相关资讯
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
论文浅尝 | 利用 RNN 和 CNN 构建基于 FreeBase 的问答系统
开放知识图谱
11+阅读 · 2018年4月25日
概率图模型体系:HMM、MEMM、CRF
机器学习研究会
30+阅读 · 2018年2月10日
可解释的CNN
CreateAMind
17+阅读 · 2017年10月5日
Layer Normalization原理及其TensorFlow实现
深度学习每日摘要
32+阅读 · 2017年6月17日
基于LDA的主题模型实践(三)
机器学习深度学习实战原创交流
23+阅读 · 2015年10月12日
相关基金
国家自然科学基金
1+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员