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The finite volume element method with quadratic basis functions

Zur Box-Methode mit quadratischen Ansatzfunktionen

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Abstract

The paper presents a box scheme with quadratic basis functions for the discretisation of elliptic boundary value problems. The resulting discretisation matrix is non-symmetrical (and also not an M-matrix). The stability analysis is based on an elementwise estimation of the scalar product <A h u h ,u h >. Sufficient conditions placed on the triangles of the triangulation lead to discrete ellipticity. Proof of anO(h 2) error estimate is given for these conditions.

Zusammenfassung

Es wird eine Box-Methode mit quadratischen Ansatzfunktionen zur Diskretisierung elliptischer Randwertaufgaben vorgestellt. Die entstehende Diskretisierungsmatrix ist nichsymmetrisch. Die Stabilitätsanalyse basiert auf einer elementweisen Abschätzung des Skalarproduktes <A h u h ,u h >. Hinreichende Bedingungen an die Geometrie der Dreiecke der Triangulierung führen zur diskreten Elliptizität. Unter diesen Voraussetzungen wird eineO(h 2)-Fehlerabschätzung bewiesen.

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References

  1. Bank, R. E., Rose, D. J.: Some error estimates for the box method. SIAM J. Numer. Anal.24, 777–787 (1987).

    Google Scholar 

  2. Braess, D.: Finite Elemente. Berlin Heidelberg New York Tokyo: Springer 1992.

    Google Scholar 

  3. Cai, Z.: A theoretical foundation for the finite volume element method. Ph.D. Thesis, University of Colorado, Denver 1990.

    Google Scholar 

  4. Cai, Z.: On the finite volume element method. Numer. Math.58, 713–735 (1991).

    Google Scholar 

  5. Ciarlet, P. G.: The finite element method for elliptic problems. Amsterdam New York Oxford: North-Holland 1980.

    Google Scholar 

  6. Hackbusch, W.: Elliptic differential equations. Theory and numerical treatment. Berlin Heidelberg New York Tokyo: Springer 1992.

    Google Scholar 

  7. Hackbusch, W.: On first and second order box schemes. Computing41, 277–296 (1989).

    Google Scholar 

  8. Heinrich, B.: Finite difference methods on irregular networks. A generalized approach to second order problems. ISNM Vol. 82 Basel: Birkäuser 1987.

    Google Scholar 

  9. Liebau, F.: Analyse einer Finite-Volumen-Element-Methode mit quadratischen Ansatzfunktionen. Dissertation, Kiel 1992.

  10. Liebau, F.: On the stability of box schemes with quadratic basis functions: discussion of a determinant in dependence of geometric parameters. Preprint No. 492/1996 FB 3, Technische Universität Berlin, 1996.

  11. McCormick, S. F.: Multilevel adaptive methods for partial differential equations. Philadelphia: SIAM 1989.

    Google Scholar 

  12. Patankar, S. V.: Numerical heat transfer and fluid flow. New York: McGraw-Hill 1980.

    Google Scholar 

  13. Reissmann, C.: Über die näherungsweise Berechnung von Feldproblemen durch elementweise Bilanzierung physikalischer Mengen. In: Tagungsband A der Tagung Festkörpermechanik, Festigkeitslehre und Materialverhalten, TU Dresden, 25.–28. Mai 1976.

  14. Schmidt, T.: Box schemes on quadrilateral meshes. Computing51, 271–292 (1993).

    Google Scholar 

  15. Schönung, B. E.: Numerische Strömungsmechanik: inkompressible Strömungen mit komplexen Berandungen. Berlin Heidelberg New York Tokyo: Springer 1990.

    Google Scholar 

  16. Varga, R. S.: Matrix iterative analysis. Englewood Cliffs: Prentice-Hall 1962.

    Google Scholar 

  17. Wofram, S.: Mathematica: a system for doing mathematics by computer. Redwood City: Addison-Wesley 1993.

    Google Scholar 

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Liebau, F. The finite volume element method with quadratic basis functions. Computing 57, 281–299 (1996). https://doi.org/10.1007/BF02252250

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