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抛物型最优控制问题的全离散Crank-Nicolson有限元法
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作者 张馨丹 赵建平 侯延仁 《新疆大学学报(自然科学版中英文)》 CAS 2024年第2期196-205,245,共11页
针对具有积分控制约束的抛物型最优控制问题,提出了一种基于Crank-Nicolson格式的全离散有限元法.使用分段线性有限元对状态进行空间离散,采用Crank-Nicolson格式进行时间离散,对控制变量采用分段线性近似,从而得到离散的最优性系统.证... 针对具有积分控制约束的抛物型最优控制问题,提出了一种基于Crank-Nicolson格式的全离散有限元法.使用分段线性有限元对状态进行空间离散,采用Crank-Nicolson格式进行时间离散,对控制变量采用分段线性近似,从而得到离散的最优性系统.证明了状态变量、伴随状态变量和控制变量的误差估计,并通过数值算例验证理论结果. 展开更多
关键词 抛物型最优控制问题 crank-nicolson格式 最优性系统
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一类抛物型最优控制问题Crank-Nicolson格式的预处理方法
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作者 李直幸 《乐山师范学院学报》 2024年第8期1-11,共11页
针对一类抛物型偏微分方程约束的分布式最优控制问题,通过此问题的一阶最优性条件得到了一组耦合的初值和终值问题,对这组耦合的问题运用Crank-Nicolson格式进行离散,采取块三角预处理策略来求解2*2的线性系统,然后通过匹配策略和基于Kr... 针对一类抛物型偏微分方程约束的分布式最优控制问题,通过此问题的一阶最优性条件得到了一组耦合的初值和终值问题,对这组耦合的问题运用Crank-Nicolson格式进行离散,采取块三角预处理策略来求解2*2的线性系统,然后通过匹配策略和基于Kronecker积的分裂技术建立了基于Kronecker积的Schur补的近似,并由此提出了一种基于Crank-Nicolson离散格式的预处理迭代方法,最后用数值实验证明了该方法的精确性和计算效率。结果表明,由于Schur补的近似具有Kronecker积的结构形式,该方法可以有效地实现预处理条件;该方法能极大地减小迭代次数,节省运算时间,降低运算成本,具有较好的结果。研究结果在解决工程技术和社会科学领域的相关最优控制问题具有应用价值。 展开更多
关键词 预处理 crank-nicolson格式 初值和终值问题 偏微分方程约束优化
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Crank-Nicolson Quasi-Compact Scheme for the Nonlinear Two-Sided Spatial Fractional Advection-Diffusion Equations
3
作者 Dechao Gao Zeshan Qiu +1 位作者 Lizan Wang Jianxin Li 《Journal of Applied Mathematics and Physics》 2024年第4期1089-1100,共12页
The higher-order numerical scheme of nonlinear advection-diffusion equations is studied in this article, where the space fractional derivatives are evaluated by using weighted and shifted Grünwald difference oper... The higher-order numerical scheme of nonlinear advection-diffusion equations is studied in this article, where the space fractional derivatives are evaluated by using weighted and shifted Grünwald difference operators and combining the compact technique, in the time direction is discretized by the Crank-Nicolson method. Through the energy method, the stability and convergence of the numerical scheme in the sense of L<sub>2</sub>-norm are proved, and the convergence order is . Some examples are given to show that our numerical scheme is effective. 展开更多
关键词 crank-nicolson Quasi-Compact Scheme Fractional Advection-Diffusion Equations NONLINEAR Stability and Convergence
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非线性非一致介质二维Maxwell方程leap-frogCrank-Nicolson多区域Legendre-tau配置谱方法
4
作者 牛翠霞 马和平 《数学物理学报(A辑)》 CSCD 北大核心 2023年第3期808-828,共21页
该文研究了具有非线性电导率的非一致介质二维Maxwell方程的数值求解方法,提出了多区域Legendre-tau配置谱方法.该数值方法空间上达到谱精度,时间上是二阶精度.时间方向采用leap-frog Crank-Nicolson三层格式进行离散.非线性项放在中间... 该文研究了具有非线性电导率的非一致介质二维Maxwell方程的数值求解方法,提出了多区域Legendre-tau配置谱方法.该数值方法空间上达到谱精度,时间上是二阶精度.时间方向采用leap-frog Crank-Nicolson三层格式进行离散.非线性项放在中间已知层采用谱配置法显式处理,线性项采用Legendre谱方法隐式处理.利用显隐数值格式,既有较好的稳定性又方便算法实施.基于合理的弱形式,不需要使用额外附加的连接条件,以自然边界条件的方式处理交界面条件.定义不同次数多项式逼近空间,构建一致的数值格式.详细证明了半离散和全离散数值格式的稳定性和收敛性,并得到L^(2)-范数的最优误差估计.算例中,利用快速Legendre变换在Chebyshev点上计算非线性项,提高算法效率.数值结果证实了该数值方法求解此类非线性问题的有效性,并且没有因为解的间断而损失谱精度. 展开更多
关键词 二维Maxwell方程 非线性电导率 非一致介质 多区域Legendre-tau谱方法 leap-frog crank-nicolson 方法 最优误差估计
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延迟双曲方程的Crank-Nicolson有限差分方法研究
5
作者 高继文 《河南工程学院学报(自然科学版)》 2023年第2期74-80,共7页
延迟偏微分方程是一种既依赖于当前状态又依赖于过去状态的过程系统,能客观准确地解释很多自然现象的规律。为解决延迟难以获得精确解的问题,构建延迟微分方程数值求解方法。对延迟双曲方程构造Crank-Nicolson差分格式,并借助非线性和... 延迟偏微分方程是一种既依赖于当前状态又依赖于过去状态的过程系统,能客观准确地解释很多自然现象的规律。为解决延迟难以获得精确解的问题,构建延迟微分方程数值求解方法。对延迟双曲方程构造Crank-Nicolson差分格式,并借助非线性和线性延迟双曲方程的数值算例,验证了Crank-Nicolson有限差分方法的有效性。 展开更多
关键词 延迟微分方程 分数阶 crank-nicolson差分格式 有效性
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抛物积分微分方程的Crank-Nicolson全离散格式下的超收敛分析 被引量:1
6
作者 杨怀君 孟金涛 周永卫 《郑州航空工业管理学院学报》 2023年第1期101-108,共8页
文章基于低阶协调的双线性元在矩形网格下的高精度积分恒等式,在时间方向使用具有二阶精度的Crank-Nicolson离散格式,再利用插值与投影相结合的技巧,给出了抛物积分微分方程的全离散格式下的超逼近和超收敛的误差估计。最后,通过数值试... 文章基于低阶协调的双线性元在矩形网格下的高精度积分恒等式,在时间方向使用具有二阶精度的Crank-Nicolson离散格式,再利用插值与投影相结合的技巧,给出了抛物积分微分方程的全离散格式下的超逼近和超收敛的误差估计。最后,通过数值试验验证了理论分析的正确性。 展开更多
关键词 抛物积分微分方程 双线性元 crank-nicolson全离散格式 超逼近和超收敛误差估计
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Kdv浅水波方程的Crank-Nicolson差分格式 被引量:7
7
作者 郭瑞 王周峰 王振华 《河南科技大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2012年第2期70-74,9,共5页
对非线性发展方程数值求解有着重要意义,而非线性发展方程中,Kdv浅水波方程是最典型的非线性色散波动方程的代表。针对Kdv浅水波方程的定解问题,用Crank-Nicolson差分法求解,该法具有良好的稳定性及二阶收敛性,并能数值模拟出孤立波这... 对非线性发展方程数值求解有着重要意义,而非线性发展方程中,Kdv浅水波方程是最典型的非线性色散波动方程的代表。针对Kdv浅水波方程的定解问题,用Crank-Nicolson差分法求解,该法具有良好的稳定性及二阶收敛性,并能数值模拟出孤立波这一物理现象,说明该差分格式是有效的。 展开更多
关键词 KDV方程 crank—nicolson差分格式 截断误差 稳定性 收敛性
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修正局部Crank-Nicolson法对变系数扩散方程的应用 被引量:4
8
作者 黄鹏展 阿布都热西提.阿布都外力 《吉林大学学报(理学版)》 CAS CSCD 北大核心 2008年第6期1068-1072,共5页
通过将所研究的偏微分方程转化为常微分方程组,利用指数函数的Trotter积公式近似该常微分方程组的系数矩阵并分离成分块小矩阵,再利用Crank-Nicolson法求得结果,推出变数扩散方程的一种新差分格式,这种格式是计算简单、无条件稳定的显格... 通过将所研究的偏微分方程转化为常微分方程组,利用指数函数的Trotter积公式近似该常微分方程组的系数矩阵并分离成分块小矩阵,再利用Crank-Nicolson法求得结果,推出变数扩散方程的一种新差分格式,这种格式是计算简单、无条件稳定的显格式,并讨论了此格式的若干性质.数值试验表明,所给方法计算简单、精度较高. 展开更多
关键词 变系数扩散方程 修正局部crank—nicolson 稳定性 数值精度
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耦合非线性薛定谔方程组的二阶Crank-Nicolson有限元算法
9
作者 傅天添 《温州大学学报(自然科学版)》 2023年第1期29-37,共9页
研究了三维空间中耦合非线性薛定谔系统二阶Crank-Nicolson有限元算法,证明了该耦合薛定谔方程组离散解的稳定性.通过对误差函数分别取实部和虚部,并利用逆不等式以及插值不等式,得到了无条件的最优L2误差估计.
关键词 耦合非线性薛定谔方程组 二阶crank-nicolson有限元 离散解的稳定性 无条件最优误差估计
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分析周期结构的Crank-Nicolson FDTD方法
10
作者 郑奎松 葛德彪 魏兵 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2005年第8期1332-1335,共4页
常规FDTD方法的最大时间步长受最小离散网格的限制,需要满足CFL(courant-friedrich-levy)稳定性条件。一维Crank-Nicolson FDTD方法采用隐式差分格式,突破了稳定性条件的限制,是求解PBG(photonicband-gap)这类周期性结构目标的有效方法... 常规FDTD方法的最大时间步长受最小离散网格的限制,需要满足CFL(courant-friedrich-levy)稳定性条件。一维Crank-Nicolson FDTD方法采用隐式差分格式,突破了稳定性条件的限制,是求解PBG(photonicband-gap)这类周期性结构目标的有效方法之一。讨论了一维Crank-Nicolson FDTD方法中总场边界的设置,引入总场边界后便于提取周期性结构的反射系数。应用该方法分析了一种周期性结构的反射特性,与用传播矩阵方法所得结果一致。算例也表明了当时间步长取为常规FDTD时间步长100倍时,该算法仍然是无条件稳定的。 展开更多
关键词 crank—nicolson时域有限差分方法 反射系数 周期性结构
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Robustness of the octupole collectivity in 144Ba within the cranking covariant density functional theory in 3D lattice
11
作者 Ze‑Kai Li Yuan‑Yuan Wang 《Nuclear Science and Techniques》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第8期124-131,共8页
The octupole deformation and collectivity in octupole double-magic nucleus 144Ba are investigated using the Cranking covariant density functional theory in a three-dimensional lattice space.The reduced B(E3)transition... The octupole deformation and collectivity in octupole double-magic nucleus 144Ba are investigated using the Cranking covariant density functional theory in a three-dimensional lattice space.The reduced B(E3)transition probability is implemented for the first time in semiclassical approximation based on the microscopically calculated electric octupole moments.The available data,including the I-ωrelation and electric transitional probabilities B(E2)and B(E3)are well reproduced.Furthermore,it is shown that the ground state of 144Ba exhibits axial octupole and quadrupole deformations that persist up to high spins(I≈24h). 展开更多
关键词 Octupole collectivity cranking covariant density functional theory Rotational spectrum Electric transitional probabilities
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Crank-Nicolson格式精度的改进 被引量:15
12
作者 张小峰 张红武 《水科学进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第1期33-38,共6页
运用待定系数法 ,对 Crank- Nicolson格式进行了改进 ,得到一新的具有 3阶精度的 HAUC2格式。新格式有非保守型和保守型两种。对质量输移对流方程计算表明 ,HAUC2格式的计算结果与精确解吻合良好 ,与原 Crank-
关键词 数值精度 数值格式 crank-nicolson 有限差分法 悬移质泥沙
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在Crank-Nicolson格式下解对流扩散问题的移动网格方法 被引量:4
13
作者 杨银 周琴 《数学物理学报(A辑)》 CSCD 北大核心 2011年第4期1063-1070,共8页
对一类含源项非定常奇异摄动对流扩散问题,作者构造了移动网格下的Crank-Nicolson差分格式,介绍了移动网格的网格迭代方法和算法,并通过数值实验实现了算法,将求解的误差与均匀网格下求解的误差相比较,证明了在移动网格下运用Crank-Nico... 对一类含源项非定常奇异摄动对流扩散问题,作者构造了移动网格下的Crank-Nicolson差分格式,介绍了移动网格的网格迭代方法和算法,并通过数值实验实现了算法,将求解的误差与均匀网格下求解的误差相比较,证明了在移动网格下运用Crank-Nicolson差分格式求解这类奇异摄动问题能有效的克服数值振荡,得到较好的结果. 展开更多
关键词 奇异摄动 对流扩散 移动网格 crank-nicolson差分格式
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二维声波方程的Crank-Nicolson无条件稳定方法研究 被引量:1
14
作者 富志凯 石立华 +1 位作者 黄正宇 付尚琛 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2017年第17期79-84,共6页
一阶速度-压力声波方程的有限差分数值模拟中,由于受到Courant-Friedrich-Levy(CFL)稳定性条件的限制,在分析精细结构问题时往往效率低下。将Crank-Nicolson(CN)方法引入到声波方程的有限差分模拟中,给出了声波方程的CN差分格式。通过Vo... 一阶速度-压力声波方程的有限差分数值模拟中,由于受到Courant-Friedrich-Levy(CFL)稳定性条件的限制,在分析精细结构问题时往往效率低下。将Crank-Nicolson(CN)方法引入到声波方程的有限差分模拟中,给出了声波方程的CN差分格式。通过Von Neuman方法推导分析了CN方法的稳定性条件,证明了该方法的无条件稳定性。同时,采用非均匀网格技术进行网格剖分,进一步提高了仿真效率,减少了内存消耗。仿真实验中,建立了二维多层精细结构的声传播模型,通过与传统时域有限差分的仿真结果进行对比分析,验证了该方法的有效性。 展开更多
关键词 声波方程 crank-nicolson方法 无条件稳定 非均匀网格
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Crank-Nicolson差分法下利率扩散模型估计效率研究 被引量:2
15
作者 陈晖 谢赤 《系统工程》 CSCD 北大核心 2004年第6期44-48,共5页
用Crank-Nicolson差分法求解利率扩散模型的Fokker-Planck偏微分方程,得到模型转移密度的近似解,并与模型的转移密度闭端解以及Euler法下的近似解进行比较,同时也比较这种方法在模型参数识别方面的效率。
关键词 扩散模型 转移密度 crank-Nicolon差分法 EULER法
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抛物型微分方程的Crank-Nicolson块中心差分方法 被引量:1
16
作者 任宗修 张秀春 银召利 《河南师范大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2011年第1期15-19,共5页
针对有界区域上的抛物型微分方程讨论了Crank-Nicolson块中心差分法,在非等距剖分的网格上得了近似解和解的一阶导数的L2模误差估计,重要的是提高了时间上的精度.数值试验结果与理论分析一致,说明格式具有高效的收敛性.
关键词 抛物型微分方程 crank-nicolson块中心差分方法 误差估计
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粘弹性方程的Crank-Nicolson格式全离散非协调元方法 被引量:3
17
作者 张斐然 《河南大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2011年第2期123-128,共6页
讨论了粘弹性方程的质量集中非协调有限元Crank-Nicolson全离散逼近格式.不需要传统的Riesz投影算子,用一些新的技巧和单元的特殊性质得到了L2模和能量模的最优误差估计.
关键词 粘弹性方程 质量集中 全离散 非协调元 crank-nicolson格式
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基于不同分裂的修正局部Crank-Nicolson方法对一维热传导方程的应用 被引量:1
18
作者 郭瑞 阿布都热西提.阿布都外力 《兵团教育学院学报》 2011年第2期75-78,84,共5页
本文采用不同分裂的修正局部Crank-Nicolson方法讨论了一维热传导方程的初边值问题。该方法不仅具有原来计算量少,无条件稳定的优点,而且推广了该方法对复杂的数学物理方程应用的可能性。理论上分析了无条件稳定性、相容性及收敛性,最... 本文采用不同分裂的修正局部Crank-Nicolson方法讨论了一维热传导方程的初边值问题。该方法不仅具有原来计算量少,无条件稳定的优点,而且推广了该方法对复杂的数学物理方程应用的可能性。理论上分析了无条件稳定性、相容性及收敛性,最后进行数值试验,验证了它的可行性。 展开更多
关键词 不同分裂的修正局部crank-nicolson 无条件稳定性 相容性 收敛性 热传导方程.
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修正局部Crank-Nicolson方法对二维非定常对流扩散方程的应用
19
作者 郭瑞 阿布都热西提.阿布都外力 《工程数学学报》 CSCD 北大核心 2012年第1期63-71,共9页
本文利用修正局部Crank-Nicolson方法求解二维非定常对流扩散方程.首先,将二维非定常对流扩散方程转化为二维非定常热传导方程.其次,将二维非定常热传导方程转化为常微分方程组,利用指数函数的Trotter积公式近似该常微分方程组的系数矩... 本文利用修正局部Crank-Nicolson方法求解二维非定常对流扩散方程.首先,将二维非定常对流扩散方程转化为二维非定常热传导方程.其次,将二维非定常热传导方程转化为常微分方程组,利用指数函数的Trotter积公式近似该常微分方程组的系数矩阵并将其分离成分块小矩阵及Crank-Nicolson法求出结果,从而推出二维非定常对流扩散方程的修正局部Crank-Nicolson方法.所提方法具有计算量少,精度较高,无条件稳定的显著优点.最后,利用数值实验验证了所提方法的有效性,实验结果表明,所提方法能够得到与真解吻合的计算结果,因而具有很好的应用价值与推广意义. 展开更多
关键词 修正局部crank-nicolson 无条件稳定性 二维非定常对流扩散方程
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粘性Cahn-Hilliard方程的半线性Crank-Nicolson格式 被引量:3
20
作者 李娟 《四川师范大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2018年第2期237-245,共9页
研究粘性Cahn-Hilliard方程的线性化差分方法.首先,给出半线性Crank-Nicolson格式.该格式在第一、二时间层是非线性方程组,其余层是线性方程组.在建立差分格式的过程中,将非线性项(u^3)_(xx)改写成(3u^2u_x)_x,利用中心差商对其进行离散... 研究粘性Cahn-Hilliard方程的线性化差分方法.首先,给出半线性Crank-Nicolson格式.该格式在第一、二时间层是非线性方程组,其余层是线性方程组.在建立差分格式的过程中,将非线性项(u^3)_(xx)改写成(3u^2u_x)_x,利用中心差商对其进行离散.其次,证明差分格式解的先验估计式,及在L_∞范数下的无条件收敛性,收敛阶在时间和空间方向上均为二阶.最后通过数值算例,验证差分格式是有效的. 展开更多
关键词 粘性Cahn-Hilliard方程 半线性crank-nicolson格式 收敛性 非线性问题 线性化
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