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1958年,Cahn和Hilliard得到了Cahn-Hilliard方程.之后,Henry[10]和Grant[11]证明了它的局部解的存在唯一性,Elliott和Zheng[5]证明了n≤3时,Cahn-Hilliard方程跟时间相关的整体解的存在性.Temam[20]证明了在长时间内Cahn-Hilliard方程存在整体的吸引子.除此之外,不少结果是关于如何设计有限元方法体现Cahn-Hilliard方程的解的重要定性性质的.由于有限元方法本身的性质,Cahn-Hilliard方程隐含的物质守恒性质是容易直接复制的,而且有不少方法继承了能量耗散性质.实际上,经过几年的发展,能量耗散性质逐渐成为构造合适的有限元方法的重要依据.
虽然关于它的理论结果不是很多,但是人们经常在数学和工业计算中遇到Cahn-Hilliard方程.由于Cahn-Hilliard方程在材料科学中的重要地位,这个方程的数值模拟已经有比较长的历史.求解它的数值方法很多,例如有限元方法,有限差分法,谱方法,拟谱方法,自适应方法和多重网格方法.
本论文讨论了用修正的Morley元方法求解二维的Cahn-Hilliard方程。采用Eyre在[9]中提出的分裂能量泛函构造线性格式的做法,将自由能分裂成凸的和非凸的两部分,设计了数值模拟格式.引入参数K,并结合修正的Morley元格式给出了几种线性数值格式.从能量耗散,质量守恒,相分离现象的角度出发,对这些格式进行了比较讨论.