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2011 | OriginalPaper | Chapter

Cahn-Hilliard Generalized Diffusion Modeling Using the Natural Element Method

Authors : Paul Fischer, Amirtham Rajagopal, Ellen Kuhl, Paul Steinmann

Published in: Mechanics of Generalized Continua

Publisher: Springer Berlin Heidelberg

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In this work, we present an application of two versions of the natural element method (NEM) to the Cahn-Hilliard equation. The Cahn-Hilliard equation is a nonlinear fourth order partial differential equation, describing phase separation of binary mixtures. Numerical solutions requires either a two field formulation with

C

0

continuous shape functions or a higher order

C

1

continuous approximations to solve the fourth order equation directly. Here, the

C

1

NEM, based on Farin’s interpolant is used for the direct treatment of the second order derivatives, occurring in the weak form of the partial differential equation. Additionally, the classical

C

0

continuous Sibson interpolant is applied to a reformulation of the equation in terms of two coupled second order equations. It is demonstrated that both methods provide similar results, however the

C

1

continuous version needs fewer degrees of freedom to capture the contour of the phase boundaries.

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Metadata
Title
Cahn-Hilliard Generalized Diffusion Modeling Using the Natural Element Method
Authors
Paul Fischer
Amirtham Rajagopal
Ellen Kuhl
Paul Steinmann
Copyright Year
2011
Publisher
Springer Berlin Heidelberg
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-642-19219-7_16

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