双重介质中地下水污染模型沿特征线外推的向后Euler-Galerkin格式及交替方向预处理迭代解

对双重介质中地下水污染模型构造了沿特征线方向外推的向后Euler-Galerkin格式,并用交替方向预处理迭代法解沿特征线外推的向后Euler-Galerkin法在每一时间步所产生的代数方程组。在没有增加计算量和破坏精度的前提下得到了最优的L2-模误差估计,并且关于时间是高精度的。

解纯对流方程几种向后特征差分格式的比较

介绍了几种向后特征差分格式，用两个典型算例对这几种特征差分格式的计算精度进行了分析比较。计算结果表明，随着插值结点的增多，差分格式的计算精度也越来越高但计算效率却越来越低；具有尖峰剖面与具有缓平剖面的对流方程，其最适宜的特征差分格式各不相同。

基于POD方法的BBM-Burgers方程向后欧拉有限元降维格式

利用特征正交分解(proper orthogonal decomposition,POD)方法讨论了BBM-Burgers方程的降维模型.首先,简要介绍了POD方法,并利用此方法把通常的向后欧拉有限元格式简化为一个自由度极少的向后欧拉有限元格式.最后,给出了降维的向后欧拉有限元解的误差估计.

非线性Benjamin-Bona-Mahony-Burgers方程的非协调有限元超收敛分析

文章研究了二维非线性Benjamin-Bona-Mahony-Burgers(BBMB)方程的非协调有限元方法。利用非协调EQ^(rot)_(1)元相容误差比插值误差高一阶的特殊性质,给出了非线性BBMB方程在半离散以及向后Euler全离散格式下的超逼近和整体超收敛结果。最后,通过数值试验验证了理论分析的正确性和方法的有效性。

多级蒙特卡洛有限元方法求解对数势Cahn-Hilliard-Cook方程误差分析

本文用多级蒙特卡洛有限元方法求解具有对数势的随机Cahn-Hilliard-Cook方程。为了估计方程的温和解,运用Ciarlet-Raviart有限元方法进行空间离散化,对时间则采用向后欧拉格式离散,得到方程的全离散数值格式。同时运用多级蒙特卡洛方法进行数值模拟,相较于标准蒙特卡洛方法,提高了计算效率。文中主要给出了全离散格式的误差估计以及分别应用标准蒙特卡洛方法和多级蒙特卡洛方法进行数值模拟时的总误差估计。

非定常不可压Navier-Stokes方程基于欧拉格式的两水平变分多尺度方法

主要研究了基于两个高斯积分的两水平全离散有限元变分多尺度方法.该方法对每个时间步长首先在粗网格上求解稳定的非线性Navier-Stokes系统,然后在细网格上求解稳定的线性问题去校正粗网格上的解.基于向后欧拉格式的时间离散推导的速度的误差估计关于时间是一阶收敛的.数值实验验证了理论的正确性和方法的有效性.

求解扩散方程的几种差分格式的比较

利用向前欧拉格式、向后欧拉格式和Crank-Nicolson格式这三种差分格式求解了一维扩散方程,结果表明,向前欧拉格式计算简单,是条件稳定的;向后欧拉格式计算复杂,是无条件稳定的;Crank-Nicolson格式是二阶无条件稳定的差分格式.最后通过数值算例进一步说明了数值解法的有效性.

稳态不可压流计算方法在稳恒电磁场中的应用

从流体力学和电磁学的相似性出发,揭示了稳态不可压缩流体流动方程、稳恒电场方程和稳恒磁场方程在数学表达上具有相似性,均可用对流项,扩散项和源项来表达.而且在数值求解中也存在类似规律,可利用计算流体力学中对对流项和扩散项的处理方法来处理电磁场方程中的对流项和扩散项.通过分析上(下)风格式与向前(后)差分格式的数学意义和物理意义,提出采用上风格式和下风格式能求解电荷运动问题,而上风格式能求解流体力学问题.

三维空间中Euler方程的有限差分方法

研究三维Euler方程具有非常重要的意义,但是我们很难求得此方程的精确解,目前就理论上做了少量工作,构造了部分精确解,主要构造Euler方程的数值解为现实生活提供一些信息;因此,将从数值解入手,研究三维Euler方程向后差分格式和Lax-Friedrichs格式的解及精确解,利用MATLAB程序做差分解和误差的图像,同时讨论他们的解的优缺点。

非定常半周期Stokes问题的数值离散

研究了三维非定常半周期 Stokes方程的数值离散 .对周期方向引入 Fourier谱方法 ,而对非周期方向引入 Legendre谱方法 ;时间离散使用向后 Euler格式 ,对由此而得的全离散向后欧拉Fourier- Legendre联合谱方法 ,证明了格式的稳定性和收敛性 .

三维空间中Navier-Stokes方程的有限差分方法

文章从数值解入手,研究三维Navier-Stokes方程的两种差分格式的解及精确解,利用MATLAB程序做差分解和误差的图像,同时讨论其解的优缺点.

Bose-Einstein凝聚问题基态解的数值方法比较和分析

使用有限差分方法求解描述玻色—爱因斯坦凝聚的Gross-Pitaevskii方程的基态解。首先使用虚时法将Gross-Pitaevskii方程转为能量耗散的方程,再通过投影法使能量耗散方程满足原方程中的归一化条件。其次,对归一化的耗散方程空间方向采用经典的二阶中心差分格式进行离散,时间方向分别使用向后欧拉格式和Crank-Nicolson格式进行完全离散。提出了一种迭代求解方法对所得非线性离散方程进行计算,与常规采用的线性化处理方法所得的数值结果进行详细的比较和分析。结果表明线性化求解法和迭代求解法这两种算法均可用于求解基态解,计算所得能量均随时间演化呈衰减趋势。

多交界面热传导模型的数值解与参数估计

本文研究了多交界面热传导模型的数值解及参数估计.首先,本文运用有限差分法对传热方程和交界面条件进行离散化,将其转换为三对角型线性方程组.然后,基于追赶算法所给出的线性方程组数值解,本文建立了方程参数的非线性规划模型,并设计自适应粒子群优化算法(Particle Swarm Optimization, PSO).本文提出的自适应PSO算法对惯性因子实施一种自适应的非线性递减调整策略,以避免群体过早陷入局部极值、提升粒子的寻优精度.最后,本文以仿真实验比较了自适应PSO算法、标准PSO算法及经典的非线性优化算法如AS(Active Set)算法,IP(Interior Point)算法和SQP算法等在参数估计时的性能差异.

一维扩散方程的有限差分方法

本文用有限差分方法求解一维扩散方程,通过构造两种成分格式讨论其收敛性,和稳定性,利用Matalb程序做差分解和误差的图像.

二维对流扩散方程基于三角形网格的特征差分格式

§1.引言 对流扩散方程描述了众多的物理现象,其数值算法研究一直受到重视[1～6,13～14].在这方面,特征差分方法和特征有限元方法是非常有效的两种方法[1～6].特征差分方法计算简单,但适应区域不够灵活.

具有真解的一维抛物方程在Shishkin网格上的多尺度计算

针对含变系数的一维抛物型方程,基于Shishkin网格进行多尺度有限元数值计算,通过在粗网格上求解微分算子的子问题获得多尺度基函数来捕捉局部振荡信息.利用Shishkin网格分段模拟具有真解的奇异摄动抛物方程边界层,探讨时间尺度的推移对数值解的稳定性与精确性的影响.结果表明,该方法较经典有限元法不但计算精度高、效率高,而且可以节约计算资源,充分发挥其数值优势.