Skip to content

Commit

Permalink
Updated README
Browse files Browse the repository at this point in the history
  • Loading branch information
NEStock committed Mar 10, 2021
1 parent 9089838 commit a747b30
Showing 1 changed file with 11 additions and 9 deletions.
20 changes: 11 additions & 9 deletions README.md
Original file line number Diff line number Diff line change
@@ -1,4 +1,4 @@
# Finite Element Methods to Approximate Hodge Laplacian Problems on an Axisymmetric Domain
# Lowest Order Fourier Finite Element Methods to Approximate Hodge Laplacian Problems on Axisymmetric Domains

## Table of Contents

Expand All @@ -9,11 +9,11 @@

## Introduction

This repository contains efficient finite element methods to approximate Hodge Laplacian problems on an axisymmetric domain.
This repository contains efficient lowest order Fourier finite element methods to approximate the solution of Hodge Laplacian problems on axisymmetric domains.

An axisymmetric problem is one defined on a three-dimensional domain that is symmetric with respect to an axis. By using cylindrical coordinates and a Fourier series decomposition with respect to <img src="https://render.githubusercontent.com/render/math?math=\theta"> , the three-dimensional problem can be reduced to a sequence of two-dimensional problems, which are easier to solve and significantly reduces computation time. The two-dimensional problems are posed in weighted function spaces with weight r.
In [[1]](##references), a new family of Fourier finite element spaces was constructed by using the lowest order finite element methods. These spaces were used to discretize Hodge Laplacian problems in [[2]](##references). This repository contains open-source programs for each of the four problems described as well as some additional programs for the spaces used to construct the new family of spaces.

The finite element method (FEM) is a numerical technique for approximating solutions to complex differential equations. A large portion of differential equations cannot be solved using analytical techqniques; rather thay must be approximated. The FEM is an ideal candidate for approximating solutions due to its well developed theory, adaptability, and accuracy.
This repository is written in conjuction with [this repository](https://github.com/minahoh/AxiHodgeLapOrder1FEM), which contains the higher order Fourier finite element methods for the same problems.

## Equations
<!-- https://jsfiddle.net/8ndx694g/ Converts LaTex equations to rendered URLs -->
Expand All @@ -27,7 +27,7 @@ With <img src="https://render.githubusercontent.com/render/math?math=%24k%20%3D%

See the [next](#definitions) section for more details.

Thus, the four equations corresponding with <img src="https://render.githubusercontent.com/render/math?math=%24k%20%3D%200%2C1%2C2%2C3%24"> are as follows:
The four equations corresponding with <img src="https://render.githubusercontent.com/render/math?math=%24k%20%3D%200%2C1%2C2%2C3%24"> are as follows:

### k = 0: The Neumann Problem for the Axisymmetric Poisson Equation

Expand Down Expand Up @@ -92,13 +92,15 @@ Furthermore, the grad, curl, and div formulas for the n-th Fourier mode are as f

<img src="https://render.githubusercontent.com/render/math?math=%5Cbegin%7Baligned%7D%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%5Ctext%7Bgrad%7D%5E%7Bn*%7D_%7Brz%7D%20v%20%26%3D%20%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%5Cleft%5B%20%7B%5Cbegin%7Barray%7D%7Bcc%7D%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%5Cpartial_r%20v%20%20%5C%5C%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%5Cfrac%7Bn%7D%7Br%7D%20v%20%5C%5C%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%5Cpartial_z%20v%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%5Cend%7Barray%7D%20%7D%20%5Cright%5D%2C%5C%5C%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%5Ctext%7Bcurl%7D%5E%7Bn*%7D_%7Brz%7D%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%5Cleft%5B%20%7B%5Cbegin%7Barray%7D%7Bcc%7D%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20v_r%20%20%5C%5C%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20v_%7B%5Ctheta%7D%20%5C%5C%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20v_z%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%5Cend%7Barray%7D%20%7D%20%5Cright%5D%20%26%3D%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%5Cleft%5B%20%7B%5Cbegin%7Barray%7D%7Bcc%7D%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%5Cfrac%7Bn%7D%7Br%7D%20v_z%20-%20%5Cpartial_z%20v_%7B%5Ctheta%7D%20%20%5C%5C%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%5Cpartial_z%20v_r%20-%20%5Cpartial_r%20v_z%20%5C%5C%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%5Cfrac%7B-n%20v_r%20%2B%20v_%7B%5Ctheta%7D%7D%7Br%7D%20%2B%20%5Cpartial_r%20v_%7B%5Ctheta%7D%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%5Cend%7Barray%7D%20%7D%20%5Cright%5D%2C%5C%5C%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%5Ctext%7Bdiv%7D%5E%7Bn*%7D_%7Brz%7D%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%5Cleft%5B%20%7B%5Cbegin%7Barray%7D%7Bcc%7D%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20v_r%20%20%5C%5C%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20v_%7B%5Ctheta%7D%20%5C%5C%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20v_z%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%5Cend%7Barray%7D%20%7D%20%5Cright%5D%20%26%3D%20%5Cpartial_r%20v_r%20%2B%20%5Cfrac%7Bv_r%20%2B%20n%20v_%7B%5Ctheta%7D%7D%7Br%7D%20%2B%20%5Cpartial_z%20v_z%20.%0A%20%20%20%20%5Cend%7Baligned%7D">

TODO: For more information, see thesis

## Requirements

* MATLAB

## James Madison University Honors Capstone Project
Author: Nicole Stock
## References

[1] Minah Oh, de Rham complexes arising from Fourier finite element methods in axisymmetric domains, Computers & Mathematics with Applications, Volume 70, Issue 8, 2015
[2] The Hodge Laplacian on axisymmetric domains and its discretization, IMA Journal of Numerical Analysis, 2020

## James Madison University Honors Capstone Project
Author: Nicole Stock
Faculty Research Advisor: Dr. Minah Oh

0 comments on commit a747b30

Please sign in to comment.