An Accurate Numerical Solution for the Modified Equal Width Wave Equation Using the Fourier Pseudo-Spectral Method

In this study, the numerical solution for the Modified Equal Width Wave (MEW) equation is presented using Fourier spectral method that use to discretize the space variable and Leap-frog method scheme for time dependence. Test problems including the single soliton wave motion, interaction of two solitary waves and interaction of three solitary waves will use to validate the proposed method. The three invariants of the motion are evaluated to determine the conservation properties of the generated scheme. Finally, a Maxwellian initial condition pulse is then studied. The L2 and L∞ error norms are computed to study the accuracy and the simplicity of the presented method.

二维阻尼非线性sine-Gordon方程的共形多辛Fourier拟谱格式

为二维阻尼非线性sine-Gordon方程构造了一个新的共形多辛Fourier拟谱格式.基于原系统的共形多辛哈密尔顿形式,首先在时间和空间方向上分别用辛中点和Fourier拟谱方法进行离散,得到一个全离散格式.随后证明了构造的格式保持离散的共形多辛守恒律.最后数值实验验证了格式的有效性.

带有弱阻尼项的非线性Schrdinger方程全离散Fourier拟谱格式的长时间行为

针对带有弱阻尼项的非线性Schrdinger方程周期初值问题,研究一个全离散Fourier拟谱格式。基于对拟谱逼近解所做的一系列的一致先验估计,得到拟谱格式在[0,T]上按L2模的稳定性和拟谱逼近解最优的误差估计。最后证明由全离散Fourier拟谱格式生成的离散动力系统存在整体的吸引子。

Klein-Gordon-Schrdinger方程的辛Fourier拟谱格式(英文)

主要讨论Klein-Gordon-Schrdinger方程的Fourier拟谱辛格式,包括中点公式和Strmer/Verlet格式.首先构造一个哈密尔顿方程,针对此哈密尔顿方程,在空间方向用Fourier拟谱离散得到一个有限维的哈密尔顿系统,对此有限维系统在时间方向用Strmer/Verlet方法离散得到KGS方程的完全显式的辛格式.中点格式虽然是隐式的但效率也很高,且具有质量守恒律.数值实验表明,辛格式能够在长时间内很好地模拟各类孤立波.

基于精确子域模型法的表贴式直线电机永磁体磁场解析

在永磁同步电机的设计工作中,磁场解析计算是一项十分重要的工作。为此,针对表贴式直线电机永磁体的磁场开展了解析建模工作。首先,将伪周期法与精确子域法相结合,求解出了在特定伪周期下的永磁体虚拟阵列的磁场分布解析式;其次,使伪周期趋近无穷,利用傅里叶级数与傅里叶变换之间的对应关系,求得单个永磁体的磁场分布解析式,并借助有限元方法仿真验证了其准确性;再次,利用永磁体的磁场分布解析式,推导了一类表贴式直线电机的永磁体阵列的磁场分布解析式,实现了对于表贴式直线电机磁场的精确刻画;最后,利用有限元方法仿真验证了准确性。

Fourier伪谱方法在不可压缩平板边界层研究中的应用

以三维不可压缩平板边界层为研究对象,扰动形式N-S方程为控制方程,从空间模式的角度,直接数值模拟了三维不稳定T-S波传播的过程.时间离散采用三阶精度混合显隐分裂格式,空间离散则结合Fourier伪谱方法及高精度紧致有限差分逼近,法向采用非等间距网格坐标变换,出口边界条件采用嵌边函数法,程序采用MPI(Message passing interface)并行方法编写.实例验证,该方法计算结果与流动稳定性分析的结果一致.

Sobolev方程Fourier拟谱方法的长时间稳定性和收敛性

考虑一维 Sobolev方程的大时间问题 ,构造了它的半离散和全离散拟谱逼近 ,获得了时间区间 0≤ t<∞上一致最优阶的误差估计 .

Kolmogorov-Spieqel-Siveshinky方程大时间问题的Fourier拟谱逼近

该文讨论了Kolmogorov-Spieqel-Siveshinky方程的周期初值问题,研究了半离散Fourier拟谱解的长时间行为,证明了半离散系统的收敛性和整体吸引子的存在性.构造了全离散的三层显式Fourier拟谱格式,并证明了该格式的收敛性,最后通过数值计算验证了格式的可信性.数值结果表明:该格式是长时间稳定并可取时间大步长.作者模拟了方程的解在相空间的轨线,得到了一些有意义的结论.

Fourier拟谱方法及晶体生长的化学气相淀积过程的数值模拟

把在求解不可压Ｎ－Ｓ方程上获得很大成功的Ｆｏｕｒｉｅｒ拟谱方法推广到求解速度和温度交连的Ｎ－Ｓ方程组，并用于晶体生长的化学气相淀积复杂输运过程的数值模拟．结果令人满意．说明了该方法在求解复杂流动问题中有广泛的应用前景。

一类非自共轭非线性Schrdinger方程组的Fourier拟谱方法

本文应用Faurier拟谱方法对一类非自共轭非线性Schr(?)dinger方程组进行数值分析,我们构造了一个三层线性拟谱格式,并对这种格式的解进行了误差估计.

泊松方程的一个多辛积分方法(英文)

分析了泊松方程的多辛结构,推导了泊松方程的多辛拟谱格式,并得出相关守恒律,最后进行了数值试验.数值模拟的高精度说明多辛方法为泊松方程的研究提供了一个有效的新工具.

广义变系数KdV方程的保角能量守恒方法

基于保角哈密尔顿系统的辛形式,对带依时系数的广义KdV(TDKdV)方程提出一个保角能量守恒算法.通过算子分裂方法,方程被分裂成一个哈密尔顿系统和一个耗散系统,其中,耗散系统被精确求解.哈密尔顿系统在时间上采用二阶平均向量场(AVF)方法离散,在空间上采用傅里叶拟谱方法离散.在合适的边界条件下,所提方法可精确保持离散保角能量守恒律及离散保角质量守恒律.数值实验验证文中方法在长时间数值模拟过程中的有效性.

伪谱法对一类二维Navier-Stokes方程解的研究

首先简要介绍了谱方法的来源、分类及基本概念,并给出了谱方法及伪谱法的基本思想,其次介绍了离散的Fourier配置法,最后着重介绍通过引入流函数ψ后推导出关于2维Navier-Stokes方程的一类解。以及使用伪谱法中的Fourier配置法来逼近此类解。

电磁波场数值计算中时间域有限差分法与时间域伪谱法的对比研究

为提高电磁波场数值计算精度,对时间域有限差分法与时间域伪谱法进行了对比研究。时间域有限差分法是一种目前流行的电磁场时域数值计算方法,已被广泛应用于求解与时间有关的偏导数方程。对于大规模数值计算,时间域有限差分法需要较多的内存空间。时间域伪谱法基于时间域有限差分法,该方法使用快速傅里叶度换来计算麦克斯韦方程中的空间导数。由于傅里叶变换的准确性,时间域伪谱法使计算精度提高,数值计算时所需的格子数大大减少,这极大地节省了计算机内存空间,适合于大规模正反演问题的数值计算。

Cahn-Hilliard方程的拟谱逼近的长时间性态

Cahn-Hilliard方程是多年来被广泛关注的热点问题,也以各种方法给出了该方程解的存在性和唯一性等.但在该方程的拟谱逼近中,一般都对相关因子给出了特别的约束.给出了该方程无特别约束条件的半离散显格式及全离散隐格式的Fourier拟谱格式,并证明了该格式全局吸引子的存在性,解的长时间存在性和稳定性,并给出了格式的最优阶误差估计.

伪谱法在一类线性常微分方程和Burgers方程中的应用

在简要介绍谱方法的来源、分类及基本概念并给出谱方法的基本思想的基础上,给出了谱方法中的伪谱法,着重介绍了伪谱法对一类常微分方程的应用,使用切比雪夫多项式作为测试函数来逼近此类方程的解,并给出了伪谱法对Burgers方程的应用,使用离散的Fourier配置法来逼近Burgers方程的解.

关于一类拟线性拟抛物方程解的Blow─up问题

本文利用Ｆｏｕｒｉｅｒ空间的比较原理研究一类拟线性拟抛物方程解的Ｂｌｏｗ－ｕｐ问题，并给出了其解在有限时刻Ｂｌｏｗ－ｕｐ的条件。

列车荷载作用下黏弹性半空间体的随机动力响应

针对列车荷载作用下黏弹性半空间体响应的问题,利用虚拟激励法将系统的随机分析转化为确定性分析。根据列车荷载构造了相应的虚拟激励形式,通过傅里叶积分变换法把半空间体控制方程转入波数-频率域,并推导获得了系统虚拟响应的积分形式解。当相速度接近或大于瑞利波速时,积分形式解中被积函数往往具有奇异性和高振荡性,使得数值计算相当困难。对此,将被积函数图形化以确定函数的积分限,并通过自适应数值积分算法解决被积函数的振荡性。数值算例中,进行了随机列车荷载作用下半空间体的响应分析,讨论了荷载移动速度及频率等参数变化对响应的影响,给出了响应的时间和空间分布规律。本文方法可进一步推广至移动矩形荷载等载荷模型,对移动荷载作用下环境振动行为预测具有很好的借鉴意义。

基于伪逆极坐标傅里叶变换的快速ISAR方位定标

在逆合成孔径雷达(ISAR)成像中,由距离多普勒或时频分析方法得到的ISAR图像方位向仅是目标的多普勒频率分布,不能反映目标的真实形状,需对ISAR图像进行方位定标。该文提出一种快速的ISAR方位定标方法来估计目标的旋转角速度(RAV)。首先,该方法利用高效的伪逆极坐标快速傅里叶变换把两幅不同时刻ISAR图像的旋转运动转化为沿极角的平移运动。然后,在极坐标域定义了一种新的积分相关代价函数来粗估目标的RAV。最后,通过采用二分法估计得到最优的RAV,进而实现ISAR方位定标。相比于现有方位定标算法,所提方法避免了插值操作带来的精度损失和高计算复杂度问题。计算机仿真和实测数据实验结果证明了所提方法的有效性。

地震波模拟中有限差分法与伪谱法的对比研究

在地震波正演模拟中,常采用有限差分法(finite difference method,FDM)、伪谱法(pseudo-spectral method,PSM)等方法。为研究2种方法的特性,对二维声波方程数值模拟中的有限差分法和伪谱法在计算效率、计算精度、内存占用方面做了详细的对比。发现2种方法均可达到高精度,有限差分法在计算效率上占优,伪谱法占用的内存更小。