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On local algorithms for electrostatics

delete2026-04-29
delete1
PRE
AI
B
Bo Li *
Y
Yin, Qian
周
周圣高 (Shenggao Zhou)
DOI:10.1051/m2an/2026025delete
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摘要

摘要

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我们研究了由高斯定律和离子质量守恒约束的离子浓度与电位移的泊松-玻尔兹曼(PB)静电能量泛函的有限差分近似,以及用于最小化此类能量泛函有限差分离散化的局部算法。我们证明了离散玻尔兹曼分布可表征有限差分最小化解,并获得了该最小化解在最大范数下的均匀界与最优误差估计。该局部算法通过迭代所有网格单元,每次更新一个网格单元的浓度和位移来局部最小化能量,同时保持高斯定律和质量的守恒。我们构造了一种带位移的新型局部算法,用于最小化具有可变介电系数的泊松静电能量(PB能量中不含离子浓度的部分)。我们证明了这些局部算法的收敛性,并通过数值测试验证了我们的分析结果。
Keyword:
Poisson-Boltzmann
Gauss' law
finite difference
error estimate
local algorithm
convergence

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ESAIM-MATHEMATICAL MODELLING AND NUMERICAL ANALYSIS
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