高维热传导方程的高精度交替方向隐式方法

提出了数值求解二维和三维热传导方程的高精度交替方向隐式(ADI)方法,其空间为四阶精度、时间为二阶精度,并通过Neumann方法证明是无条件稳定的.该方法沿每个空间方向只涉及3个网格基架点,因此可以重复采用TDMA算法,大大节省了计算时间.数值实验验证了该方法的高阶精度,并与二阶的Peaceman-Rachford格式、Douglas格式及Crank-Nicolson格式进行了比较.

二维波动方程的高精度交替方向隐式方法

基于二阶微商的四阶紧致差商逼近公式及加权平均思想,提出了数值求解二维波动方程的2种精度分别为O(τ2+h4)和O(τ4+h4)的交替方向隐式(ADI)格式,以及与其相匹配的第一个时间层的同阶离散格式,并且通过Fourier方法分析了格式的稳定性.该方法在沿每个空间方向上只涉及3个网格基架点,因此可以重复采用TDMA算法,从而大大节省计算时间.数值实验验证了所用方法的精确性和可靠性.

三维波动方程的高精度交替方向隐式方法

提出了数值求解三维波动方程的2种精度分别为O(τ2+h4)和O(τ4+h4)的交替方向隐式(ADI)格式,并且通过Fourier方法证明了格式的稳定性。该方法在沿每个空间方向上只涉及三个网格基架点,因此可以重复采用TDMA算法,从而可以大大节省计算时间,数值实验验证了本文方法的精确性和可靠性。

交替方向隐式欧拉方法在偏积分微分方程中的应用

用交替方向隐式欧拉方法研究二维带有弱奇异核的偏积分微分方程的数值解，在空间方向上采用二阶差商，时间方向上使用向后欧拉方法，积分项用一阶卷积求积逼近，该方法具备了交替方向存储量少，计算量低的特点．

三维非均匀介质不稳定态渗流方程的交替方向隐式超松弛迭代解

将二维差分方程交替方向隐式迭代解法改进成为三维差分方程交替方向隐式超松弛迭代解法，从而提高了计算的速度，并用之一方法实现了三维非均介质不稳定态渗流方程的数值解。用二维各向同性均匀介质的理论解进行了计算验证，结果表明这一解法与理论解吻合很好。文中还给了三层不均匀层状介质及三维非均匀油藏的压强分布实例。

交替隐式时域方法精确实现理想导体边界

为了准确求解交替方向隐式时域有限差分(Alternating Direction Implicit Finite-Difference Time-Domain,ADI-FDTD)方法实现理想电导体边界和理想磁导体边界的待求场分量系数,通过在获得该系数前应用理想导体边界条件,推导出了相应的修正系数.计算了单个金属立方体和对称的两个金属立方体的双站雷达散射截面.结果表明:理想导体边界作为理想导体表面,采用修正系数的计算结果与时域有限差分(Finite-Difference Time-Domain,FDTD)方法计算结果更为吻合;理想导体边界作为截断计算空间对称面,采用修正系数的计算结果与ADI-FDTD方法计算结果相同,与理论推导结论一致.

交替方向隐式时域有限差分法中的Berenger理想匹配层

提出一种新方案,用于离散Berenger场分裂形式Maxwell方程,将理想匹配层吸收边界条件由通常的时域有限差分法推广到交替方向隐式时域有限差分法.和已有的离散方案比较,采用文中提出的离散方案可使理想匹配层吸收边界的反射误差成数量级地减小.

交替方向Galerkin方法在偏积分微分方程中的应用

用交替方向Galerkin方法研究二维带有弱奇异核的偏积分微分方程的数值解,在空间方向上,采用线性有限元,时间方向上采用向后欧拉方法,积分项用一阶卷积求积逼近,该方法既具有交替方向存储量少,计算量低,又具有有限元高精度的特点.

二维变系数非齐次抛物型方程的紧交替方向差分格式

研究了二维变系数非齐次抛物型方程的紧交替方向隐式差分格式,首先运用算子方法导出了紧差分格式,给出了差分格式的截断误差,接着讨论了差分格式的稳定性和收敛性,最后给出了数值例子,数值结果和理论分析是吻合的。

Schrdinger方程的交替方向Legendre谱元法

提出一种交替方向Legendre谱元格式求解二维Schrdinger方程,并对于线性情形给出最优H1误差估计.该方法把二维问题的计算转化成一维问题的求解,并且采用区域分裂法进一步降低问题的规模.该算法可实现高度并行化,并减少存储,通过选择适当的基函数,使得导出的矩阵是带状稀疏的.通过数值算例比较,该方法显示出一定的有效性.

计算高维带弱奇异核发展型方程的交替方向隐式欧拉方法

本文主要研究高维带弱奇异核的发展型方程的交替方向隐式(ADI)差分方法.向后欧拉(Euler)方法联立一阶卷积求积公式处理时间方向的离散,有限差分方法处理空间方向的离散,并进一步构造了ADI全离散差分格式.然后将二维问题延伸到三维问题,构造三维空间问题的ADI差分格式.基于离散能量法,详细证明了全离散格式的稳定性和误差分析.随后给出了2个数值算例,数值结果进一步验证了时间方向的收敛阶为一阶,空间方向的收敛阶为二阶,和理论分析结果一致.

平衡格莱姆方法在电力系统线性模型降阶中的应用

通过近似求解线性系统的可控格莱姆矩阵和可观格莱姆矩阵,结合平衡实现理论,详细研究了高阶电力系统动态线性模型的截断降阶和残差降阶。首先,利用交替方向隐方法(ADI)迭代求解李亚谱诺夫(Lyapunov)方程,得到系统可控格莱姆矩阵和可观格莱姆矩阵的Cholesky因子,计算平衡转换矩阵和平衡系统的Hankel奇异值;然后,分别使用截断和残差降阶方法得到系统的平衡降阶模型;最后,通过对4机系统和50机系统的降阶研究,获得不同阶数的电力系统降阶模型,并进行动态仿真,分析原系统及降阶系统的动态行为,结果表明上述降阶方法是可行有效的。

正交曲线坐标系二维浅水方程ELADI有限差分方法

N-S方程数值模拟的精度和效率一直是计算流体力学的重要研究课题。结合欧拉-拉格朗日方法(ELM)和交替方向隐式方法(AD I)建立正交曲线坐标系二维浅水方程的ELAD I(Eu lerian-Lagrangian alternating d irection imp lic itm ethod)有限差分方法,详细阐述了基本原理和离散方法,分析了ELM方法的数值扩散特性,并通过室内水槽和天然河道资料与传统AD I方法进行了验证比较。模拟结果表明,ELAD I方法在达到一定计算精度的同时,计算效率显著提高,对于某些算例,比传统AD I方法提高近90%,Courant数可以达到40以上。

等离子体中的PLCDRC-ADI-FDTD方法

采用分段线性电流密度递归卷积(P iecew ise L inear C u rren t D en sity R ecu rsive C onvo lu tion)方法将交替方向隐式时域有限差分方法(AD I-FDTD)推广应用于色散介质—等离子体中,得到了二维情况下等离子体中的迭代差分公式,为了验证该方法的有效性和可靠性,计算了等离子体涂敷导体圆柱的RC S和非均匀等离子体平板的反射系数,数据仿真结果表明,此算法与传统的FDTD相比,在计算结果吻合的情况下,存储量相当,计算效率更高,时间步长仅仅由计算精度来决定.

总场-散射场方法在二维ADI-FDTD中的实现

提出了一种新的交替方向隐式时域有限差分激励源加入的总场-散射场方法.在总场边界附近,二维TM波的电磁场格点在每个子时间步都需要加入入射波的相应分量.根据交替方向隐式时域有限差分迭代公式及格点在总场边界的具体位置共有14种情况需要修正,其中电场格点有10种情况.该方法继承了常规时域有限差分加源的特点,而且保持了交替方向隐式时域有限差分求解线性方程组的形式不变.在入射波为平面波时,计算表明,当计算时间步长为Courant-Friedrich-Levy稳定性条件所限制时间步长的5倍时,总场区的入射波仍具有很好的场量等值线.利用该方法给出的金属方柱和前端有介质涂层的复杂目标金属机翼散射的数值计算结果验证了其有效性.

色散媒质中采用Z变换的ADI-FDTD方法

基于Z变换方法将AD I-FDTD推广应用于色散媒质,得到了二维情况下色散媒质中的迭代差分公式,同时给出了一种采用IIR滤波器结构来减少存储量的方法。本文方法适合于任意M阶色散媒质,最后,给出了一个算例,数据仿真结果表明,本文的算法与传统色散媒质中的FDTD相比,在计算结果吻合的情况下,存储量相当,计算效率却更高,时间步长仅仅由计算精度来决定。

高阶紧致差分与ADI结合的器件模拟方法

采用AD I与高阶紧致差分相结合的方法计算大型非对称稀疏矩阵,并实现了该算法在半导体器件模拟中的应用。数值计算表明,这种方法可以降低方程的迭代次数约35%,并明显减少方程的求解时间。

基于ADI方法的煤与瓦斯突出浓度分布规律研究

为了研究煤与瓦斯突出后瓦斯浓度的分布规律,基于流体力学理论,叙述了巷道内突出后瓦斯运移的数学模型,采用交替方向隐式格式方法(ADI方法)对瓦斯运移的对流扩散数学方程进行离散化处理,并在给定的物理模型以及初始条件下进行数值模拟求解,得到巷道内突出后瓦斯在不同时间、不同地点的浓度分布规律.结果表明:交替方向隐式格式方法具有运算速度快、无条件稳定等优点,能够较好地模拟巷道内瓦斯突出后的浓度分布规律,为煤与瓦斯突出防治提供了一定的理论参考.

三维扩散方程基于Richardson外推法的高阶紧致差分方法

基于Richardson外推法提出了一种求解三维扩散方程的高阶紧致差分方法.该方法首先利用截断误差为O(2τ+h4)的四阶紧致交替方向隐式(ADI)差分格式在不同尺寸的网格上对原方程进行求解,然后利用Richard-son外推技术外推一次,得到了三维扩散方程具有O(4τ+h6)精度的数值解.数值实验验证了该方法的高阶精度及有效性.

高维波动方程基于Richardson外推法的高阶紧致差分方法

基于Richardson外推法提出了一种求解二维和三维波动方程的高阶紧致差分方法.该方法首先利用四阶紧致交替方向隐式(ADI)差分格式,其截断误差为O(τ2+h4),在不同尺寸的网格上对原方程进行求解,然后利用Richardson外推技术外推一次,得到了二维和三维波动方程具有O(τ4+h6)精度的数值解,数值实验验证了该方法的高阶精度及有效性.