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A localized orthogonal decomposition method for heterogeneous mixed-dimensional problems

Hauck, Moritz 1; Målqvist, Axel; Mosquera, Malin
1 Institut für Angewandte und Numerische Mathematik (IANM), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Abstract:

We propose a multiscale method for mixed-dimensional elliptic problems with highly heterogeneous coefficients arising, for example, in the modeling of fractured porous media. The method is based on the Localized Orthogonal Decomposition (LOD) framework and constructs locally supported, problem-adapted basis functions on a coarse mesh that does not need to resolve the coefficient oscillations. These basis functions are obtained in parallel by solving localized fine-scale problems. Our a priori error analysis shows that the method achieves optimal convergence with respect to the coarse mesh size, independent of the coefficient regularity, with an exponentially decaying localization error. Numerical experiments validate these theoretical findings and demonstrate the computational viability of the method.


Volltext §
DOI: 10.5445/IR/1000185689
Veröffentlicht am 14.10.2025
Cover der Publikation
Zugehörige Institution(en) am KIT Institut für Angewandte und Numerische Mathematik (IANM)
Sonderforschungsbereich 1173 (SFB 1173)
Publikationstyp Forschungsbericht/Preprint
Publikationsmonat/-jahr 10.2025
Sprache Englisch
Identifikator ISSN: 2365-662X
KITopen-ID: 1000185689
Verlag Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
Umfang 22 S.
Serie CRC 1173 Preprint ; 2025/47
Projektinformation SFB 1173, 258734477 (DFG, DFG KOORD, SFB 1173/3)
Externe Relationen Siehe auch
Schlagwörter mixed-dimensional PDEs, rough coefficients, multiscale method, a priori error analysis, exponential decay
Nachgewiesen in OpenAlex
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