偏微分方程的交替分组显式迭代方法

求解复杂的偏微分方程或方程组时,对方程构造的差分格式可分为显式和隐式两大类。显式格式虽适用于并行计算,但其稳定性条件有严格限制;隐式格式稳定性虽好,但不能直接用于并行计算。本文利用交替分组显式算法的思想来设计隐式差分方程组的迭代解法,得到交替分组显式迭代法(AGEI)。这种方法可用于主对角占优的一般三对角方程组的迭代求解,不仅格式容易实现而且可直接进行并行计算。

非线性Leland方程的交替分组显式迭代方法

将隐式差分方程组在每一时间层上划分为若干子方程组来同时进行迭代求解,给出非线性Leland方程的一类AGEI格式。理论分析表明:基于经典Crank-Nicolson(C-N)格式构造的AGEI-CN格式具有二阶精度,格式解存在唯一且收敛。数值试验显示:AGEI-CN格式的计算时间比经典C-N格式节省近69%,比交替分组C-N(ASC-N)格式节省近36%,表明本文提出的AGEI方法对于求解非线性Leland方程是有效的。

解色散方程的AGE迭代方法

为了设计求解色散方程Ut=auxxx的适合于并行机的差分数值方法,构造出求解色散方程的无条件稳定的三层隐式差分格式;该格式的局部截断误差为O(ι2+h2+ι2/h3)(其中ι和h分别为时间步长和空间步长).以此隐格式为基础,设计出交替分组显式(AGE)迭代方法,并证明了该迭代过程的收敛性.由于本方法的整个计算过程是显式的,非常适合于并行计算.数值算例表明,本方法具有良好的实用性.