拟线性对流占优扩散方程的扩展特征混合有限元方法数值模拟

讨论了拟线性对流占优扩散问题的数值模拟.对对流部分采用特征线格式进行离散,以消除流动锋线前沿的数值弥散现象,保证格式的稳定性;而对扩散部分采用扩展混合有限元方法,同时逼近未知函数,未知函数的梯度及伴随向量函数.理论分析和数值算例表明,此方法是稳定的,具有最优L2逼近精度.     

具有浓度迁移率和对数势能的粘性Cahn-Hilliard方程的有限元算法

对于具有浓度迁移率和对数势能的粘性Cahn-Hilliard方程,在空间上采用混合有限元方法进行了离散,在时间上采用Crank-Nicolson格式进行了离散.首先,证明了该全离散格式的无条件能量稳定性.其次,详细地证明了H~1空间上的最优误差估计.最后,通过一些算例对所提格式的有效性进行了验证.结果表明,理论分析与数值实验相一致.     

Sobolev 方程的$H^1$-Galerkin混合有限元方法

对Sobolev方程采用H1-Galerkin混合有限元方法进行数值模拟．给出了一维空间中该方法的半离散和全离散格式及其最优误差估计;并将该方法推广到二维和三维空间．与H1-Galerkin有限元方法相比,该方法不仅降低了对有限元空间的连续性要求;而且与传统的混合有限元方法具有相同的收敛阶,但其有限元空间的选取却不需要满足LBB相容条件．数值例子将进一步说明该方法的可行性与有效性．     

具有对数势能的Cahn-Hilliard方程的有限元算法

本文我们提出了具有对数势能的Cahn-Hilliard方程,在空间上采用混合有限元方法进行离散,时间上采用Crank-Nicolson格式.运用正则性,将对数势能函数F(u)的定义域的范围由(?1,1)扩展到(?∞,∞).证明该方法是能量耗散的,并计算误差估计,最后通过数值算例对理论部分进行验证.结果表明,理论与数值算例相一致.     

双曲松弛粘性Cahn-Hilliard方程的有限元算法

本文研究双曲松弛粘性Cahn-Hilliard方程的混合有限元数值算法.求解具有双曲松弛项和双阱势能的粘性Cahn-Hilliard方程时,在时间上采用一阶半隐格式进行离散,在空间上采用混合有限元方法进行离散.通过严格的理论分析证明了数值格式的无条件能量稳定性和误差估计,并利用数值实验验证了该方法的有效性.     

Sobolev方程的特征混合有限元方法

本文针对Sobolev方程提出了一种新型数值模拟方法一特征混合有限元方法．该方法对方程的对流部分采用沿特征线的后退差分格式求解，以保证较小的截断误差限并避免了在流动的锋线前沿数值弥散现象的出现；对流动的扩散部分采用最低次混合元方法求解，以保证格式可同时逼近未知函数及伴随向量函数．由于该方法中检验函数可取分片常数，此格式在某种意义上具有局部守恒性质．通过严格的数值分析，建立了格式对待求函数及伴随向量的最优L2误差分析理论．     

粘性Cahn-Hilliard方程的时间双层网格混合有限元方法

主要针对在求解粘性Cahn-Hilliard方程时非线性项引起的时间耗时问题,提出了时间双层网格混合有限元方法.在空间上采用混合有限元方法进行离散,时间上采用Crank-Nicolson格式.首先在时间粗网格上,通过非线性牛顿迭代方法求解非线性混合有限元系统.其次基于初始迭代数值解和拉格朗日插值公式在时间细网格上求解线性混合有限元系统,然后证明了该方法的稳定性和误差估计,并通过数值算例对理论部分进行验证.结果表明,理论与数值算例相一致.     

非线性sine-Gordon方程的连续时空混合有限元方法

该文将混合有限元方法和连续时空有限元方法相结合,构造了sine-Gordon方程的连续时空混合有限元离散格式,引入独立变量p=u_t来求解,并将时间变量和空间变量都用有限元方法处理.此格式可以将方程降阶,降低有限元空间的光滑性要求,同时在时间和空间两个方向都能发挥有限元方法的优势,获得时空高精度的数值解.理论分析中严格证明了数值解的稳定性,给出了u和p的误差估计.最后通过数值算例的结果展示了格式的有效性和可行性.     

CVD全离散化的混合有限元解的数值模拟

在已有的对CVD化学方程半离散化和全离散化混合有限元解的存在性及其误差分析的基础上,对其全离散化混合有限元解进行了数值模拟,结果进一步表明了混合有限元解的高精度、易于计算的良好性质.     

粘弹性方程一种新的分裂正定混合元法

本文用分裂正定混合有限元方法研究二阶粘弹性方程. 首先构造一种新的分裂正定混合变分形式和基于这种分裂正定混合变分形式关于时间的半离散格式, 然后绕开关于空间变量的半离散化格式, 直接从时间半离散出发构造出全离散化的分裂正定混合有限元格式, 并给出这种分裂正定混合有限元解的误差估计. 这种研究思路使得理论论证变得更简单,这是处理二阶粘弹性方程的一种新的尝试.     

ALTERNATING-DIRECTION MULTISTEP PRECONDITIONED ITERATIVE METHODS FOR SEMICONDUCTOR PROBLEM WITH HEAT-CONDUCTION

The model of transient behavior of semiconductor with heat-conduction is an initial and boundary problem. Alternating-direction multistep preconditioned iterative methods and theory analyses are given in this paper. Electric potential equation is approximated by mixed finite element method, concentration and heat-conduction equations are approximated by Galerkin alternating-direction multistep methods. Error estimates of optimal order in L2 are demonstrated.     

半导体设备热传输中的隐式-显式多步有限元法

考虑热引导半导体设备中的传输行为，用一个有限元法离散电子位势所满足的Rpoisson方程；用隐式－显式多步有限元法处理电子密度和空洞密度满足的两个对流－扩散方程，热传导方程用隐式多步有限元法离散，推导了优化的L^2范误差估计。     

IMPLICIT-EXPLICIT MULTISTEP FINITE ELEMENT-MIXED FINITE ELEMENT METHODS FOR THE TRANSIENT BEHAVIOR OF A SEMICONDUCTOR DEVICE

The transient behavior of a semiconductor device consists of a Poisson equa-tion for the electric potential and of two nonlinear parabolic equations for the electrondensity and hole density.The electric potential equation is discretized by a mixed finiteelement method. The electron and hole density equations are treated by implicit-explicitmultistep finite element methods. The schemes are very efficient. The optimal order errorestimates both in time and space are derived.     

一种高精度的裂纹奇异单元

基于广义伽辽金法的多变量有限元算法,增加了连续体力学有限元模型建立的灵活性.本文利用它,通过数值试验的对比建立了一种高精度的含奇异性的裂纹单元,并对多变量奇异元的构成进行了探讨.     

页岩气藏渗流模型的特征混合有限元数值模拟

将特征有限元方法和混合有限元方法进行耦合,对页岩气藏渗流模型进行了数值模拟,给出了详细的误差分析,得到了最优的L~2模误差估计,并用数值实验验证了方法的有效性.     

Implicit‐explicit multistep finite element methods for nonlinear convection‐diffusion problems

Implicit‐explicit multistep finite element methods for nonlinear convection‐diffusion equations are presented and analyzed. In space we discretize by finite element methods. The discretization in time is based on linear multistep schemes. The linear part of the equation is discretized implicitly and the nonlinear part of the equation explicitly. The schemes are stable and very efficient. We derive optimal order error estimates. © 2001 John Wiley & Sons, Inc. Numer Methods Partial Differential Eq 17:93–104, 2001     

多孔介质驱动问题的混合元最小二乘特征有限元方法及其收敛分析

１．引言多孔介质二相驱动问题的数学模型是偶合的非线性偏微分方程组的初边值问题．该问题可转化为压力方程和浓度方程［１－４］．浓度方程一般是对流占优的对流扩散方程,它的对流速度依赖于比浓度方程的扩散系数大得多的Ｆａｒｃｙ速度．因此Ｄａｒｃｙ速度的求解精度直接影响着浓度的求解精度．为了提高速度的求解精度,７０年代Ｐ．Ａ．Ｒａｖｉａｔ和Ｊ．Ｍ．Ｔｈｏｍａｓ提出混合有限元方法［５］．Ｊ．ＤｏｕｇｌａｓＪｒ,Ｔ．Ｆ．Ｒｕｓｓｅｌｌ,Ｒ．Ｅ．Ｅｗｉｎｇ,Ｍ．Ｆ．Ｗｈｅｅｌｅｒ［１］－［４］,［９］,［１２］袁…     

三维热传导型半导体问题的交替方向特征有限元方法及理论分析

１．引言 三维热传导型半导体器件瞬态问题的数学模型由四个非线性偏微分方程描述 ［１,２］．工程研究中一般考虑绝流边条件,由于绝流条件可以看作一反射条件来处理、为了数值分析方便,我们在此考虑三维周期问题： 其中,　＝［０,１］３,未知函数是电子位势　;电子,空穴浓度ｅ,ｐ;温度函数Ｔ．方程（１,１）－（１.４）中出现的系数均有正的上下界,且是　周期的． ａ＝Ｑ／ε,Ｑ,ε分别表示电子负荷和介电系数,均为正常数．Ｎ（ｘ）是给定的函数．Ｄｓ（ｘ）为扩散系数,μｓ（ｘ）为迁移率,ｓ＝ｅ,Ｐ．Ｒ（ｅ,ｐ,Ｔ）…     

On the use of physical spline finite element method for acoustic scattering

This paper presents the comparison of physical spline finite element method (PSFEM), in which differential equations are incorporated into interpolations of basic elements, with least-squares finite element method (LSFEM) and mixed Galerkin finite element method (MGFEM) on the numerical solution of one dimensional Helmholtz equation applied to an acoustic scattering problem. Firstly, all three methods are explained in detail and then it is shown that PSFEM reaches higher precision in a shorter time with fewer nodes than the other methods. It is also observed that this method is well suited for high frequency acoustic problems. Consequently, the results of PSFEM point out better efficiency in terms of number of unknowns and accuracy level.     

模糊运算和模糊有限元静力控制方程的求解

根据模糊数的区间形式表达和区间运算的性质,给出了模糊数和模糊变量的运算规则.据此并依据区间有限元理论,提出了结构模糊有限元静力控制方程的几种求解方法.方法可根据输入模糊数的隶属函数,给出结构响应量的可能性分布.且计算量小,易于实施.算例分析说明了方法是实用和可行的.