对流-扩散方程的一类交替分组方法

1 引 言 对流-扩散方程是措述流体运动某些物理现象的一类重要数学模型,在热传导、粒子扩散、渗流力学等方面有广泛应用,因此,研究对流-扩散方程的数值计算方法有重要的科学意义和应用价值,开展并行差分法的研究也已成为偏微分方程数值分析的重要内容之一.对于扩散方程和对流-扩散方程的并行差分方法的研究已有许多工作[1-10].本文给出了对流-     

对流扩散问题的Crank-Nicolson差分-流线扩散法

1　引　言Streamline- Diffusion method (SD方法 )是近年来 Hughes和 Brooks提出的一种求解定常的对流占优和对流扩散问题的人工粘性有限元方法[1 ] ,[2 ] ,它具有标准有限元方法的高阶精度特点和人工粘性 Galerkin方法的稳定性特点 ,因此越来越受到人们的重视 .现在 ,SD方法已被推广到 Euler方程和 Navier- Stokes方程等发展型对流扩散问题[3 ] [4] ,但是常常采用时空有限元 [3 ] [5] ,这样能把时间和空间的精度很好地统一起来 ,却增大了数值计算的复杂性 ,基于此 [6 ]对非线性的对流占优扩散问题提出一种 Finite Difference- Strea…     

求解非线性对流-扩散问题的特征—差分法

近年来,已有不少文献讨论发展型方程的特征-有限元或特征-差分解法.在这一方向上,J.Douglas,Jr.及T.F Russell[1]是重要的工作,它讨论了一维对流-扩散方程C(x)?u/?t+b(x)?u/?x-?/?x(a(x)?u/?x)=f(x,t)的数值求解问题,建立了基于线性插值与基于二次插值的两种特征-差分格式,给出了误差分析,将前一种格式推广到     

求解非线性对流-扩散问题的特征—差分法

近年来,已有不少文献讨论发展型方程的特征-有限元或特征-差分解法.在这一方向上,J.Douglas,Jr.及T.F Russell[1]是重要的工作,它讨论了一维对流-扩散方程C(x)?u/?t+b(x)?u/?x-?/?x(a(x)?u/?x)=f(x,t)的数值求解问题,建立了基于线性插值与基于二次插值的两种特征-差分格式,给出了误差分析,将前一种格式推广到     

非线性对流扩散方程的逆风型差分格式

§1 对流扩散方程可以用来描述水中和大气中污染物质的分布、流体流动和流体中的传热等,以上均有对流扩散的特征。数值求解对流扩散方程很重要,近年来工作不少,如[1,2]。我们考虑二维非线性对流扩散方程的初边值问题     

非线性对流扩散方程的逆风型差分格式

§1 对流扩散方程可以用来描述水中和大气中污染物质的分布、流体流动和流体中的传热等,以上均有对流扩散的特征。数值求解对流扩散方程很重要,近年来工作不少,如[1,2]。我们考虑二维非线性对流扩散方程的初边值问题     

分数阶多孔介质时空扩散模型的解研究

正1引言分数阶微积分在半个多世纪以来,作为一种具有表达遗传记忆功能[1]的数学工具对生物、物理、经济等学科的研究产生了强大的推动作用,其应用已逐步渗透到科学研究及社会生活的多个方面.分数阶对流-扩散方程及分数阶扩散-波方程[2-6]的研究也取得了很大的进展,Roop等利用变分迭代法求解了分形介质运移的分数阶对流-扩散方程[7],     

一类对流扩散方程的特征-修正差分格式及最大模估计

1 引 言许多物理问题的数学模型都可归结为对流扩散型方程（组）,这类模型具有较强的双曲性质.为了在数值计算中更好地反映这种性质,Douglas,Russell[1]提出了特征法的思想.特征法的主要特点是将模型方程的对流项隐含在解沿特征方向的导数之中,以沿特征方向的向后差商逼近取代了通常方法中沿时间方向的向后差商逼近.由于解在特征方向上的变     

对流扩散问题的交替方向差分-流线扩散格式

1.引 言 差分-流线扩散法（Finite Difference-Streamline Diffusion Method,简称FDSD方法）于1998年由文[1]提出并对线性对流占优扩散问题给出分析,随后文[2],[3]就非线性问题的FDSD格式及FDSD预测-校正格式,分别作出了分析,文[4]讨论了FDSD方法的后验估计及自适应技术,[5],[6]则分别讨论了FDSD方法的某些重要应用.与基于时-空有限元的传统流线扩散法相比,FDSD方法的计算工作量已有成数量级的减少,且较易于推广到非线性问题,然而,对于高维问题,在每一时间层,仍然需要求解一大型线性或非线性方程组,工作量仍然很大.参照J.Douglas与T.Dupont关于抛物问题交替方向     

一类半线性反应对流扩散模型的特征差分方法和分析

1.引 言如下形式的半线性反应对流扩散方程组分别在生命科学、化学和环境科学中,有大量的应用模型[1-3].其中文献[2-6]分别讨论了方程组(1.1)的各种特殊模型的定性性质.文献[6]讨论了一类线性模型的流线扩散有限元分析.作者在文[7]中,分别利用标准有限元方法和交替方向有限元方法,对(1.1)的一些特殊情形作了数值分析.     

Monotonicity criteria for difference schemes designed for hyperbolic equations

Previously formulated monotonicity criteria for explicit two-level difference schemes designed for hyperbolic equations (S.K. Godunov’s, A. Harten’s (TVD schemes), characteristic criteria) are extended to multileveled, including implicit, stencils. The characteristic monotonicity criterion is used to develop a universal algorithm for constructing high-order accurate nonlinear monotone schemes (for an arbitrary form of the desired solution) based on their analysis in the space of grid functions. Several new fourth-to-third-order accurate monotone difference schemes on a compact three-level stencil and nonexpanding (three-point) stencils are proposed for an extended system, which ensures their monotonicity for both the desired function and its derivatives. The difference schemes are tested using the characteristic monotonicity criterion and are extended to systems of hyperbolic equations.     

The completely conservative difference schemes for the nonlinear Landau-Fokker-Planck equation

Conservativity and complete conservativity of finite difference schemes are considered in connection with the nonlinear kinetic Landau-Fokker-Planck equation. The characteristic feature of this equation is the presence of several conservation laws. Finite difference schemes, preserving density and energy are constructed for the equation in one- and two-dimensional velocity spaces. Some general methods of constructing such schemes are formulated. The constructed difference schemes allow us to carry out the numerical solution of the relaxation problem in a large time interval without error accumulation. An illustrative example is given.     

二维非线性对流扩散方程的非振荡特征差分方法

１．引言 近十几年来,双曲守恒律问题的高分辨率格式已取得很大发展,具有局部自适应选取节点的非振荡插值算法（如 ＵＮＯ［１］, ＥＮＯ［２］等）在这些格式的构造中起着重要的作用．特征差分法是求解对流扩散问题的一种较为有效方法,但在求解具有陡峭前线问题时,也会产生非物理振荡阻（见４）．本文将把特征差分法与非振荡插值算法相结合构造对流扩散问题的高分辨率差分格式． ［１］中的 ＵＮＯ及［２］中的 ＥＮＯ插值都是一维的,有关讨论二维 ＵＮＯ及ＥＮＯ插值的文章还不多见,本文将构造二维基于六节点的二次非振荡插值以及…     

非线性Sobolev方程的特征－差分方法

非线性Ｓｏｂｏｌｅｖ方程的特征－差分方法由同顺（南开大学）ＴＨＥＣＨＡＲＡＣＴＥＲＩＳＴＩＣＤＩＦＦＥＲＥＮＣＥＭＥＴＨＯＤＦＯＲＡＮＯＮＬＩＮＥＡＲＳＯＢＯＬＥＶＥＱＵＡＴＩＯＮ￥ＹｏｕＴｏｎｇ－ｓｈｕｎ（ＮａｎｋａｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ）Ａｂｓｔ...     

神经传播方程的特征差分及特征有限元方法

给出矩形域上神经传播方程的两层特征差分及特征有限元格式,并且证明了l2和L2模误差估计是最优的.     

Characteristics神经传播方程的特征差分及特征有限元方法(英文)

给出矩形域上神经传播方程的两层特征差分及特征有限元格式 ,并且证明了 l2 和L 2模误差估计是最优的 .     

Second-order characteristic schemes in time and age for a nonlinear age-structured population model

In this paper, we analyze two new second-order characteristic schemes in time and age for an age-structured population model with nonlinear diffusion and reaction. By using the characteristic difference to approximate the transport term and the average along the characteristics to treat the nonlinear spatial diffusion and reaction terms, an implicit second-order characteristic scheme is proposed. To compute the nonlinear approximation system, an explicit second-order characteristic scheme in time and age is further proposed by using the extrapolation technique. The global existence and uniqueness of the solution of the nonlinear approximation scheme are established by using the theory of variation methods, Schauder’s fixed point theorem, and the technique of prior estimates. The optimal error estimates of second order in time and age are strictly proved for both the implicit and the explicit characteristic schemes. Numerical examples are given to illustrate the performance of the methods.     

Viscous stress relaxation,characteristics, and numerical boundary conditions

The anomalous infinite propagation speeds in the classical parabolic flow equations are removed by the inclusion of a small amount of fluid elasticity or viscous stress relaxation. The inclusion of such effects results in a hyperbolic system of equations with a complete set of characteristic equations. The directional characteristic equations are used to give insights into the appropriate boundary molecules to be used in finite difference numerical schemes. © 1994 John Wiley & Sons, Inc.     

CABARET scheme for the numerical solution of aeroacoustics problems: Generalization to linearized one-dimensional Euler equations

A generalization of the CABARET finite difference scheme is proposed for linearized one-dimensional Euler equations based on the characteristic decomposition into local Riemann invariants. The new method is compared with several central finite difference schemes that are widely used in computational aeroacoustics. Numerical results for the propagation of an acoustic wave in a homogeneous field and the refraction of this wave through a contact discontinuity obtained on a strongly nonuniform grid are presented.     

对流-扩散问题的特征──块中心差分法

１．引言１９８２年,Ｄｏｕｇｌａｓ和Ｒｕｓｓｅｌｌ［１］提出解对流一扩散问题的特征一差分方法,网格节点为均匀分布,求解区域为直线Ｒ．文中讨论了基于二次插值的特征一差分格式,但其近似解按离散Ｌ２模未达到最优阶误差估计．１９８８年Ｗｅｉｓｅｒ和Ｗｈｅｅｌｅｒ［２］提出解线性椭圆型和线性抛物型方程的块中心差分法,１９９１年王申林［３］讨论了解拟线性双曲型积分微分方程的块中心差分方法,其共同特点为近似解按离散的Ｌ２模达到最优阶误差估计,解的一阶导数的近似解达到超收敛误差估计．１９９３年由同顺［４］讨论了…