固体中冲击波及其一维一阶非线性演化方程数值模拟

定义固体中的冲击波为冲击波阵面及其后状态物理量发生急剧变化的狭窄区域。利用前人讨论结果进一步探讨了 4种边界输入形式下的冲击波形成距离计算式。分别采用具有二阶精度的显式MacCormack差分格式和MacCormackTVD格式对黏弹性、热弹性以及非均匀性非线性固体介质中一维一阶非线性演化方程进行数值模拟研究,探讨了这些复杂介质中冲击波的形成及演化的基本性质。

二维非线性四阶分数阶波动方程的BDF2-WSGI有限元算法

本文主要研究了二维非线性四阶分数阶波动方程的有效数值算法。通过结合二阶BDF2-WSGI时间离散格式与有限元方法对二维非线性四阶分数阶方程进行求解。首先,引入辅助变量,将分数阶四阶波动问题转化为低阶耦合方程,然后利用Riemann-Liouville分数阶积分对所得方程进行积分,最后使用WSGI逼近公式逼近分数阶积分,形成二阶BDF2有限元格式。本文给出了详细的数值算法,并通过一个二维算例进行了数值试验,验证了算法的有效性和收敛性。

非平稳随机激励下高维非线性系统可靠度分析的概率密度全局演化方法

实际工程结构遭受的灾害性动力作用(如强风、地震等)往往具有显著的随机性和非平稳性。对复杂随机激励下高维非线性系统的动力可靠度进行精细化分析,对于实际工程结构的抗灾设计和优化具有重要意义。基于一般连续随机过程的降维概率密度演化方程,给出了一类非平稳随机激励下的高维非线性系统动力可靠度分析方法。具体地,若仅针对系统某一感兴趣物理量在给定安全域下的首次超越问题,则可以构造该物理量在安全域内的吸收边界过程,并建立其瞬时概率密度函数满足的二维偏微分方程,即降维概率密度演化方程。方程中的本征漂移系数是驱动概率密度演化的全局性物理驱动力,可以通过对原系统有限次代表性确定性动力分析获取的数据进行数值构造。采用数值方法求解降维概率密度演化方程,即可获得系统的动力可靠度解答。文中通过两个算例验证了该方法的有效性,并讨论了需要进一步研究的问题。

(2+1)维非线性分数阶Zoomeron方程的新精确解

通过复变换将高维非线性分数阶偏微分方程转化为整数阶常微分方程,然后利用扩展的(G'/G)-展开法,构建(2+1)维非线性分数阶Zoomeron方程的新精确解,其中包括含参数的双曲函数解、三角函数解和有理数解.

一类五阶非线性演化方程的广义孤立波解和周期解

应用指数函数法,借助计算机代数系统获得了包括五阶KdV方程、Sawada-Kotera方程和Kaup-Kupershmit方程在内的一类五阶非线性演化方程的广义孤立波解和周期解.结果表明,指数函数法结合符号计算已成为解决数学物理中非线性演化方程的强有力工具.

两层流体中二维非线性界面波的演化方程

给出两水平固壁间两层不可压缩理想流体中二维非线性界面波的演化方程.首先建立出这个演化方程,并由此方程在一定条件下得到二维非线性界面长波满足的近似方程.然后从理论上证明这个长波近似方程包含了以下两个描述一阶界面升高的著名的浅水孤立波方程: Korteweg-de Vries(KdV)方程和Kadomtsev-Petviashvili(KP)方程.所得特殊结果与前人的一致,表明所建立的二维非线性界面波演化方程正确且具有一般性.

一个(3+1)维非线性演化方程的周期波解

基于一般的多维黎曼theta函数,直接推广双线性方法来构造(3+1)维非线性演化方程的黎曼theta函数周期波解.在多周期波解中,1-周期波的水平形态是一维的,2-周期波在独立的两个水平方向上有两个独立周期,因而它是1-周期波解的直接推广,并且其水平形态是二维的.在非线性方程双线性表示的基础上,运用双线性方法,构造出该(3+1)维非线性偏微分方程的1-孤子解和2-孤子解.这两种解之间的关系可以用极限的方法来描述,并相应地分析了多周期波解的渐近性态,得出在小振幅限制的极限情况下,周期波解将趋近于孤子解.

一个具有任意阶非线性项演化方程的显式行波解

使用Mathematics 4.0软件、广义幂-指函数法研究了具有任意阶非线性项演化方程,得到了方程的扭状行波解和钟状行波解,这种方法也适合研究其它的非线性发展方程.

求解高维非线性演化方程的一个新方法

将王明亮等人提出的一种新方法-(G′/G)扩展法推广到高维的非线性演化方程。作为其应用的一个例子,获得(2+1)维Konopelchenko-Dubovsky方程带有任意参数形式的双曲函数解,三角函数解和有理数解,通过适当选择的参数,很多已知的解能被重新得到。本扩展方法可以进一步应用到其它一大批高维的非线性演化方程。

基于双曲函数法的五阶非线性演化方程显示行波解

利用双曲函数方法对Mikhauilov-Novikov-Wang方程的约化情形进行了研究。通过行波约化,将五阶非线性演化方程转为成一个ODE。结合Riccati方程的性质,得到一个关于若干参变量的代数系统,借助于Mathematica符号计算功能,最终得到了上述方程的显示行波解,包括类孤子解、三角函数周期解和有理解。

一类高维非线性方程(组)自相似解的简易求法

对(2+1)维非线性偏微分方程进行相似变换后,根据相似变量不变性原理,提出了一个相似变量的复合变换,从而把(2+1)维偏微分方程最终化成常微分方程.将该方法用于KP方程、ZK方程、高维Burgers方程组,均得到了具有Palinlevé性质的常微分方程.通过进一步的分析求解得到KP方程和ZK方程的自相似渐进解,尤其是得到了高维耦合Burgers方程组的精确解.

(2+1)维非线性BS方程的精确解和新的多孤子解

齐次平衡方法是一种求非线性演化方程孤波解的有效方法。把这种方法推广到 (2 +1 )维BS方程 ,使复杂的 (2 +1 )维BS方程转化为简单的线性常微分方程 (ODE)和线性偏微分方程组(PDE) ,通过设特定的拟解 ,构造出 (2 +1 )

扩展的辅助函数法求一类非线性分数阶偏微分方程的精确解

为进一步扩大解的范围,丰富解的结构.文章在前人运用的辅助函数法的基础上做推广,将辅助函数满足的方程扩展到满足一般的Riccati方程上,并借助分数阶复变换和整合的分数阶导数的性质,将该方法运用到求解时间分数阶modified Benjamin-Bona-Mahony(简称mBBM)方程以及(3+1)维非线性分数阶Jimbo-Miwa方程,获得这2个方程的许多新精确行波解.

高阶(2+1)维色散长波方程的孤波解

为了求高阶 ( 2 +1 )维色散长波方程的精确解 ,先通过变换将其变为一个简单的方程 ,然后利用各种方法求该方程的精确解 ,最后再通过变换得到了高阶 ( 2 +1 )维色散长波方程的若干新孤波解 .本文简化了求非线性模型精确解的双曲正切函数法、双曲函数法。

黏性对深水波列非线性演化的影响

修正的四阶非线性薛定谔方程(m NLS)所建立的数值模型能有效模拟深水波列的非线性演化,但当演化距离较长时,需考虑黏性衰减作用。在m NLS方程的基础上添加一个黏性修正项,建立更加完善的数值模型。模拟边带扰动初始条件下深水波列的演化,并对该过程中谱成分能量的变化进行分析,进而研究水池宽度、载波波陡、载波频率和尺度因子对深水波列非线性演化能量衰减的影响。

一类非线性偏微分方程(组)的精确解

数学物理中的很多现象均可用非线性偏微分方程或方程组来描述 ,其解反映了这些现象的各种形式的时空结构 ,对实际问题的研究具有重要意义 .利用行波变换将一类非线性偏微分方程 (组 )化为常微分方程 (组 ) ,进而用降阶法求得了相应的精确解 。

求解粘性Hamilton-Jacobi方程的高阶方法

提出了求解具有粘性项的Hamilton Jacobi方程的二阶、四阶方法.该方法以加权基本无振荡(WENO)格式为基础,通过修正数值通量函数和构造右端粘性项的基于非线性限制器的二阶近似、基于Taylor展开的四阶近似,成功地求解了一维、二维的粘性Hamilton Jacobi方程.给出的算例说明了本方法具有高分辨率、鲁棒性和无振荡特性.

一维平稳状态Sivashinsky方程的精确孤立波解

利用变换的思想将微分方程化为代数方程组 ,从而得到Sivashinsky方程若干精确孤立波解。

一个新(2+1)维非线性演化方程的相干孤子结构

用分离变量法研究了新 (2 +1)维非线性演化方程的相干孤子结构 .由于B cklund变换和变量分离步骤中引入了作为种子解的任意函数 ,得到了新 (2 +1)维非线性演化方程丰富的孤子解 .合适地选择任意函数 ,孤子解可以是solitoffs ,dromions ,dromion格子 ,呼吸子和瞬子 .呼吸子不仅在幅度、形状 ,各峰间距离 ,甚至在峰的数目上都进行了呼吸 .

一类五阶非线性演化方程的新孤波解

利用齐次平衡法给出了一类较广泛的五阶非线性演化方程的孤波解，数学物理中著名的ＫａｕｐＫｕｐｅｒｓｈｍｉｄｔ方程、ＣａｕｄｒｅｙＤｏｄｄＧｉｂｂｏｎＳａｗａｄａＫｏｔｅｒａ方程和五阶ＫｏｒｔｅｗｅｇｄｅＶｒｉｅｓ方程等都可作为该方程的特殊情形而得到相应的孤波解．