一种三维Poisson-Nernst-Planck方程的虚单元计算

利用虚单元方法在多面体网格上求解一种三维稳态Poisson-Nernst-Planck(PNP)方程,并给出PNP方程的虚单元离散形式,推导电势方程及离子浓度方程的刚度矩阵与荷载向量的矩阵表达式.数值实验结果表明,在3种不同的多面体网格下实现了PNP方程的虚单元计算,数值解在L^(2)和H^(1)范数下均达到最优阶.

一类含时Poisson-Nernst-Planck方程的虚单元计算

针对一类含时Poisson-Nernst-Planck(PNP)方程,为避免在解决实际问题时有限元法中的网格适应性问题,构造了L^(2)投影算子与Gummel迭代相结合的虚单元算法。该算法允许以更简单的方式设计和分析新的格式,可以灵活处理各种网格,对于多边形或多面体单元甚至非凸单元组成的网格剖分都可以很好地处理,使得虚单元法可以适应于任意多边形网格,大大降低了网格的生成难度。给出了虚单元算法在三角形网格、四边形网格、非凸网格下的数值算例。数值实验结果表明,在这3种多边形网格上,L^(2)和H^(1)模的收敛阶分别为二阶和一阶,均达到了最优阶。

一类非线性Poisson-Nernst-Planck方程的边平均有限元计算

针对一类非线性Poisson-Nernst-Planck数学模型,为提高数值求解效率并保证数值求解稳定性,推导了边平均有限元离散格式,并给出了数值求解的耦合迭代算法。在对网格进行一些适当假设的情况下,边平均有限元离散格式的刚度矩阵是一个M-阵,数值求解比标准有限元方法更稳定。数值结果表明,边平均有限元方法的L^(2)模误差收敛阶达到最优阶,且在自由度相同情况下,边平均有限元方法所用CPU时间大约是标准有限元方法的1/3。

一类含时Poisson-Nernst-Planck方程的时间自适应计算

基于相邻时间步的时间自适应有限元方法求解一类含时Poisson-Nernst-Planc k(PNP)方程,以加速求解含有多种离子的二维PNP方程的长时间数值模拟效率.数值实验结果表明,该方法在两种数值格式下都可以有效加速计算,对于长时间PNP方程的数值计算有效.

Poisson-Nernst-Planck方程组大解的整体存在性的一个新证明方法

目的研究来源于半导体理论中刻画带电粒子漂移和扩散现象的Poisson-Nernst-Planck方程组,建立该方程组大解的整体存在性。方法利用加权法、扰动法和反证法进行研究。结果通过引入新的权函数建立了扰动方程在Chemin-Lerner混合时空空间中的非线性估计,然后利用反证法建立了Poisson-Nernst-Planck方程组大解的整体存在性。结论2类带电粒子密度函数之差在适定性理论中起着更重要的作用。

保正的Poisson-Nernst-Planck方程的有限差分格式

提出一种简单有效的有限差分方法求解含有多种离子的二维Poisson-Nernst-Planck(PNP)方程。基于调和平均近似,对Nernst-Planck(NP)方程提出新的中心差分离散。在时间上使用向后欧拉离散导出线性化半隐格式。对于时间步长没有任何约束,数值分析可以证明该格式遵循离子质量守恒性和离子浓度正性。此外,对半隐式NP格式的条件数进行理论与计算研究,进一步揭示该格式在计算效率和稳定性方面的优势。

稳态Poisson-Nernst-Planck方程的面向目标误差估计

为了运用自适应有限元方法研究Poisson-Nernst-Planck(PNP)方程中关于扩散分子的反应率,采用PNP方程对偶问题解的方法,建立面向目标的后验误差估计子并给出具体的证明。结果表明,该误差估计子是有效的。

一类Poisson-Nernst-Planck方程的边平均有限元计算

针对一类三维Poisson-Nernst-Planck方程,给出一种边平均有限元离散形式.在适当的网格条件下,该离散形式得到的总刚度矩阵为M-矩阵,从而保证了数值解的非负性.数值实验结果表明,边平均有限元方法相比于标准有限元的CPU时间更短,且误差较小.

Poisson-Nernst-Planck方程算子分解迭代法的后验误差估计

为了运用广义自适应算法求解Poisson-Nernst-Planck(PNP)方程及Nernst-Planck(NP)方程,分别针对PNP方程和NP方程的有限元离散形式,采用算子分解迭代法将误差分解为解析迭代误差和数值误差,并给出数值误差的一类后验误差估计。

稳态Poisson-Nernst-Planck方程的后验误差估计

为了运用自适应有限元方法求解Poisson-Nernst-Planck(PNP)方程,采用残量型方法构造出了后验误差估计子并给出了上界证明。结果表明,该后验误差估计子是有效的。

一类非线性稳态Poisson-Nernst-Planck方程的有限元方法

针对一类非线性稳态的Poisson-Nernst-Planck方程,利用有限元方法求解方程,并给出了有限元解和精确解的H^1模误差估计。数值实验结果表明,该方法对于非线性稳态的PNP方程是有效的。

一类稳态Poisson-Nernst-Planck方程的L^2投影的超收敛

为了提高一类稳态Poisson-Nernst-Planck方程有限元解的精度,引入L^2投影算子,给出了一致网格和非一致网格下的超收敛误差估计。数值结果表明,引入L^2投影算子可以使有限元解的梯度达到超收敛效果。

一类Poisson-Nernst-Planck方程的两网格有限元离散方法

应用两网格有限元方法离散求解一类Poisson-Nernst-Planck(PNP)方程.通过两网格离散,将耦合PNP系统解耦成较小规模的线性对称系统,可有效降低计算复杂度.理论结果表明,线性对称化的两网格算法具有与传统有限元方法相同的误差阶;数值结果表明,相比于传统有限元方法,该方法计算效率更高.

一种求解稳态Poisson-Nernst-Planck方程的线性化的两网格方法

为了快速求解非线性稳态Poisson-Nernst-Planck方程,提出一种线性化的两网格方法。利用粗网格空间上的解,将细网格空间上的原始方程转换成线性的方程,以提高Poisson-Nernst-Planck方程的计算效率。数值实验结果表明,该方法对于三维的Poisson-Nernst-Planck是有效的。

PNP方程的基于高斯过程回归的新Gummel迭代算法

Poisson-Nernst-Planck(PNP)方程是由Poisson方程和Nernst-Planck方程耦合而成的一类非线性偏微分方程组,其常用的线性化迭代方法-Gummel迭代的效率很大程度上受松弛参数的影响.机器学习中的高斯过程回归(GPR)方法因其训练规模较小,且不需要提供函数关系,在该文中被应用于预测Gummel迭代的较优松弛参数,加速迭代的收敛速度.首先针对PNP方程的Gummel迭代,设计了一种可预测松弛参数的GPR方法.其次利用Box-Cox转换方法,对Gummel迭代的数据进行预处理,提高GPR方法的准确性.最后基于GPR方法及Box-Cox转换算法,提出了PNP方程的一种新的Gummel迭代算法.数值实验表明,新Gummel迭代算法与经典的Gummel迭代算法相比,求解效率更高,且收敛阶相同.

基于观测方程重构滤波算法的锂离子电池荷电状态估计

滤波算法中观测方程的准确性在电池状态评估中起着决定性作用。然而,该文通过试验发现,由于温度、工作电流和荷电状态(SOC)的影响,即使使用精度较高的电池模型,扩展卡尔曼滤波(EKF)算法中观测方程的输出值与实际电压之间仍会存在较大误差,即产生了较大的新息。该文提出一种基于观测方程重组的增强型扩展卡尔曼滤波(E-EKF)算法。该算法的核心思想是利用具有温度、SOC和电流自适应能力的误差修正策略对观测方程进行重组,实现算法中新息的降低,进而提高SOC估计的准确性。使用两种不同温度下的典型工况试验对E-EKF算法的性能进行了验证。试验结果表明,该算法能够适应不同的温度和工况,并具有较高的SOC估计精度。

个人养老金制度参与意愿的影响因素分析——基于结构方程模型

个人养老金制度作为我国社会保障体系建设顶层设计中的一个重要制度安排,是多层次、多支柱养老保险体系的重要组成部分。2022年末制度落地以来,公众参保意愿不强,市场观望情绪浓厚。基于对全国个人养老金制度试点城市开展的问卷调查数据,采用结构方程模型系统分析个人养老金制度参与意愿的影响因素和相关影响机制,发现该制度的参与意愿与居民的年龄段、居住城市、工作状况及家庭金融资产规模紧密相关;认知水平和制度信任对感知有用性和感知易用性会产生显著的正向影响,进而影响参与意愿,而机制建设并非影响参与意愿的显著因素。建议个人养老金制度针对特定人群进行重点宣传,放宽提取要求,建立产品准入和退出制度并促进信息披露标准化。

关于欧拉方程和伯努利方程适用条件的探讨

从动量守恒和能量守恒出发,详细地阐述了欧拉方程和伯努利方程的推导过程。从两个方程的推导过程可以清楚地看到,欧拉方程适用的充要条件是黏性偏应力张量的散度为零,流体黏度为零只是欧拉方程成立的充分条件而非必要条件。伯努利方程除了需要适用欧拉方程外,还需要满足流体正压、质量力有势、流动定常的条件,如果需要保持系统的总能量守恒,则正压流体条件需改为等熵流动条件。

一个解特定二阶驻定方程的新方法——特征伴随方程法

本文对文献[1]中提出的一类二阶驻定方程G″/G=∑^(m)_(j=0)P_(j)(G′/G)^(j)的求法进行探讨,提出了全新的求解方法——特征伴随方程法,通过该求法得到这类方程当m取不同非负整数(本文仅讨论m=2)时的通解,并相应给出该方程作为求解非线性偏微分方程的辅助方程时所需要的G′/G的解析表达式;同时给出一个作为常微分方程中驻定方程的应用实例,以及该方程作为非线性偏微分方程的辅助方程时利用扩展G′/G展开法的求解例子,通过该实例给出方程的精确行波解。

基于FFT的波动方程VOFFLC控制

针对复杂波动方程的无穷维特性,基于Simulink平台利用FFT(Fast Fouri-er Transform)方法将其从时域PDE(Partial Differential Equations)模型转化为频域ODE(Ordinary Differential Equation)模型,并在频域上搭建类似于集中参数的控制系统。通过FFT和成熟FDM(Finite Difference Method)模拟实验结果的对比,证明采用FFT原理模拟PDE波动方程的思路正确;在频域ODE模型上施加自适应VOFFLC闭环控制,并设计了两种控制反馈规则。其中,采用乘法法则的VOFFLC控制时,波动呈现和原有形态一致、而周期缩短和振幅减小的现象;采用减法法则的VOFFLC控制时,可以实现类似边界控制的结果,然而在空间维度上可以实现向量级控制,即实现对该维度上任意函数形状、插值函数或者散点的向量级别控制,而这是边界控制做不到的。因而,基于FFT的波动方程VOFFLC控制有进一步的研究意义和广阔的实用价值。