Formulação Variacional
LNCC - Laboratório Nacional de Computação Científica
Problema de Poisson¶
Considere o problema de Poisson em um domínio Ω⊂Rd, d=1,2:
{−∇2u=fu=gem Ω,em ∂Ω, onde:
u:Ω→R é a função desconhecida
f:Ω→R é o termo fonte
g:∂Ω→R é a condição de contorno de Dirichlet
Multiplicando a equação diferencial por uma função teste v∈H01(Ω) e integrando por partes:
∫Ω∇u⋅∇vdx=∫Ωfvdx O espaço de funções é:
V={v∈H1(Ω):v=0 em ∂Ω} Para condições de contorno não-homogêneas, buscamos u∈H1(Ω) tal que u=g em ∂Ω e:
a(u,v)=L(v),∀v∈V onde:
a(u,v)=∫Ω∇u⋅∇vdx,L(v)=∫Ωfvdx Discretização por Elementos Finitos¶
Substituindo V por um espaço de dimensão finita Vh⊂V:
Vh=span{φ1,…,φN} A solução aproximada é:
uh=j=1∑Nujφj Testando com as funções de base φi:
j=1∑Na(φj,φi)uj=L(φi),i=1,…,N Isso resulta no sistema linear:
Au=b onde:
Aij=a(φj,φi)=∫Ω∇φj⋅∇φidx bi=L(φi)=∫Ωfφidx