四维变系数对流扩散方程的通用并行数值计算

将 Crank- Nicolson隐差分法与分带交替并行方法结合 ,提出一种绝对稳定的变系数四维(空间三维加时间一维 )对流扩散方程的通用并行数值计算模型—— Codie4D,可用于模拟一般性的不可压缩流体中的对流扩散过程 ,利用普遍的 MPI库在工作站网络上可并行化实现 Codie4D.实验结果表明 ,Codie4D具有通用性强、无条件稳定。

一类变系数非稳态对流扩散方程的四阶紧致差分格式

针对一类变系数非稳态对流扩散问题,构造了一种四阶Runge-Kutta高阶紧致有限差分格式.该格式具有时空四阶收敛精度,即O(h4,4τ),而且构造方法简单、易推广应用到其他问题.最后给出数值算例验证了所提出方法在求解非齐次对流扩散问题上的有效性和可靠性.

变系数时间-空间分数阶对流-扩散方程的数值算法比较

文章分别采用显式差分格式、隐式差分格式和Crank-Nicholson格式,数值求解变系数时间-空间分数阶对流-扩散方程,并从局部截断误差、稳定性和计算量3个方面对数值算法进行了比较分析,通过数值算例验证了分析结果。

求解变系数对流扩散方程的数值级数法

利用数值级数法对微分方程进行半离散,在离散后的网格点处用无穷级数表示数值解.利用无穷级数以及定积分的梯形积分近似公式可以得到显示的差分格式,并证明差分格式是收敛和稳定的.通过数值算例验证只需取级数前6项就可以达到很高的精度,因此该方法是有效的.

变系数对流扩散方程的交替分段显-隐式方法

应用交替分段显 隐方法求解变系数对流扩散方程 ,此方法具有很好的并行性且无条件稳定 .

一维扩散方程扩散系数的变分同化估计

利用变分同化方法对一维扩散方程扩散系数进行了估计。该方法以观测值与模拟值的差的平方为目标函数的极小化问题 ,目标函数的梯度通过伴随方程求解。数值实验表明该方法非常有效。

一类求解变系数对流扩散方程的指数型显式方法

利用构造的用于求解常系数对流扩散方程的指数型交替分组显方法,提出了一类求解变系数对流扩散方程的指数型显式方法,包括:半显格式、单交替组显格式、双交替组显格式.该方法是无条件稳定的,数值算例表明本文格式是有效的.

基于待定系数法的一维对流扩散方程分步解法

基于待定系数法,采用分步离散解法对一维对流扩散方程进行了求解。数值试验结果表明,本文建立的格式可以同时使得格式的数值振动和数值扩散达到最小,能较好地模拟对流扩散波的传播过程。

求解变系数对流—扩散方程的任意差分精细积分法

提出用任意差分精细积分算法来求解变系数对流—扩散方程,它兼顾了差分法和有限元法的优点,同时还是高精度的无条件稳定的差分格式,并且能够灵活处理各种边界条件.通过具体算例验证了本文方法的正确性和精确度.

变系数对流—扩散方程的最优控制

研究一类一维变系数对流-扩散方程的最优控制问题.把对流速度系数作为控制项,对状态方程作恰当的变换,运用实分析、抛物方程弱解等理论对目标函数关于控制h微分,得到最优控制所需的必要条件,即最优系统是由状态方程和伴随方程以及一椭圆型变分不等式组成的.

求解一维对流扩散方程的一种高精度数值格式

运用待定系数方法,将一维纯对流下的HAUC2 格式推广应用到一维对流扩散方程的数值模拟中.数值试验结果表明,新推导的格式具有数值耗散和数值频散都比较小的优点.与其他格式计算结果比较,该格式能较好地模拟对流扩散波的传播过程,且具有节点少的优点,可用于实际计算.

一种计算二维对流扩散方程的数值格式

运用待定系数法,建立了求解二维对流扩散方程的HAUC2格式.数值试验结果表明,该格式具有数值耗散和数值频散较小、节点少、便于应用等特点,且对求解对流扩散方程的对流占优和扩散占优的流动均有较好的适应性.

变限积分的有限体积法解决对流扩散方程

针对一维对流扩散方程,基于变限积分的有限体积法,提出一种高精度全离散方法。该方法在控制体内对方程进行变限积分,引入变限因子,然后分别对上下限再进行积分,从而将微分方程转化为积分方程,最后运用插值的方法对目标函数进行近似代替。该方法提高了计算精度,结果得到一维的收敛精度。采用Fourier分析法证明了格式为条件稳定。最后给出了非稳态和稳态2种情况下的数值算例,验证了所提出的格式具有高精度和易于编程计算的优点。

Sinc-Chebyshev配置方法求解一维对流扩散方程

利用复合移位Sinc函数和移位Chebyshev多项式,构造了求解变系数的一维对流扩散方程初边值问题的Sinc-Chebyshev配置方法。

利用重心有理插值配点法求解一、二维对流扩散方程

对流扩散是自然界中一种最为常见的物理现象,在气液固中均可发生,该方程已被广泛应用于飞行器设计、热磁辐射、天气预报、化工反应、生物斑点生长等重要领域.为了进一步提高该微分方程的逼近精度,可通过改进基底函数或者调整离散点分布来实现.借助于重心有理插值数值逼近稳定性好,离散矩阵具有稀疏性等优势,求解了一、二维对流扩散方程.将该数值方法与传统的FDM以及Meshfree等方法进行比较,得到的结论是:重心有理插值配点法在求解一、二维对流扩散问题上具有精度高、条件数小、收敛快等优点.从插值节点的分布效果上看,Chebyshev点比等距网格点更稳定,逼近精度略高,且能有效地抑制“龙格”现象的发生.最后,给出了相应的误差估计与收敛性分析,并使用软件画出了热流密度的分布云图,该图有利于分析对流扩散方程的数值解变化趋势问题.

一种求解三维非稳态对流扩散反应方程的高精度有限差分格式

针对三维非稳态对流扩散反应方程,构造了一种高精度紧致有限差分格式,对空间的离散采用四阶紧致差分方法,对时间的离散采用Taylor级数展开和余项修正技术,所提格式在时间上的精度为二阶、在空间上的精度为四阶.利用Fourier稳定性分析法证明了该格式是无条件稳定的.最后给出数值算例验证了理论结果.

二维非稳态对流扩散方程的高阶紧致差分格式

针对二维非稳态变系数对流扩散方程,对时间的离散分别采用二阶和三阶向后差分公式,对空间的离散分别采用四阶紧致差分和六阶紧致差分方法,提出了两种高精度紧致差分格式,两种格式的截断误差分别为O(τ^(2)+h^(4)_(x)+h^(4)_(y))和O(τ^(3)+h^(6)_(x)+h^(6)_(y)),并且均是无条件稳定的,最后给出了数值算例验证了理论结果.

变系数双侧空间回火分数阶对流-扩散方程的隐式中点法

针对带非线性源项的变系数双侧空间回火分数阶对流-扩散方程,采用隐式中点法离散一阶时间偏导数,中心差商公式离散对流项,用二阶回火加权移位差分算子逼近左、右Riemann-Liouville空间回火分数阶偏导数,构造了一类新的数值格式.证明了数值方法的稳定性和收敛性,且方法在时间和空间均为二阶收敛.数值试验验证了数值方法的理论分析结果.

一维溶质运移源(汇)项系数反演的迭代正则化算法

对于多孔介质中发生物理化学反应的溶质运移现象,可以用带有非线性源(汇)项作用的一维对流弥散-反应扩散方程来描述,但方程中反映溶质吸附/解吸附能力的源(汇)项系数往往是未知的.本文讨论了基于出流端浓度观测数据的源项系数反演问题.根据Tikhonov正则化和矩阵的奇异值分解系统,建立了一种离散的迭代正则化算法,给出了算法实现步骤.数值模拟结果表明该算法不仅精度高,而且对于数据的随机扰动具有稳定性.最后应用建立的算法反演计算了一个具体的土柱试验源项系数,数值结果也表明文中所构造算法的有效性.

二维变系数扩散方程交替分组显格式的稳定性分析

The well-known AGE(Alternating Group Explicit)method is extended for solv-ing the two-dimensional parabolic with variable coefficients and the unconditional stability of the AGE method is proved by the energy method in the discrete L2-norm.