一反应扩散模型解的有限元方法和误差分析

１引言在地下水运移过程中,污染物（溶质）随地下水在含水层中运移,并常常发生各种化学反应．文献［１－３］等提出并论述了三种化学物质（如Ｍ１,Ｍ２和Ｍ３）之间发生的一类化学反应．文献［４,５］等建立和描述了这类反应的数学模型（Ｐ）．文献［６,７」的作者首次对模型（Ｐ）进行了理论上的定性分析,主要是利用上,下解方法,算子半群理论和Ｓｏｂｏｌｅｖ空间的般人定理等论证了模型（Ｐ）的整体古典解的存在唯一性和渐近性质,文［６,７］也讨论了整体解的极限性态和收敛性估计．此外,文［８,９］等也就模型（Ｐ）的一类特…     

对流扩散问题的交替方向特征有限元方法

1 引言 在对流扩散方程的数值方法研究中,近年来由Douglas等人提出一种特征线修正法,并广泛应用于油藏模拟问题,核废料污染问题,半导体器件瞬态问题等领域.采用这种方法处理对流为主扩散问题时可以在不降低计算精度的情况下提高计算效率.实际问题一般是多维的,无论是用有限元或是差分法进行数值解都要解高阶的代数方程组,计算是相当复杂的.因此,研究如何对多维问题进行降维处理的数值方法无疑有着很重要的理论和实际意义.由算子的近似分解理论导出的交替方向迭代法,即可以把多维问题化为一维问题迭代求解,具有存贮量少,计算效率高等优点.本文对矩形区域上的二维对流扩散方程     

带非线性边界条件的反应扩散方程的数值方法

１引言近年来关于非线性抛物型方程数值解法的研究取得了许多好的结果,其中以Ｃ．Ｖ．Ｐａｏ为主的研究者们利用上、下解方法对带线性边界条件的半线性抛物型方程的有限差分系统进行了广泛的研究,提出了一系列有效的迭代算法（见［１］、［２］、［３］、［４］）．但对带非线性边界条件的半线性抛物型方程初边值问题,作者至今尚未见到有研究者将上、下解方法用在相应的差分系统上,求得数值解．其主要原因是由于边界上函数的非线性,解在边界网格点上的值未知且无法用内部网格点上的值直接表示,相应的差分系统表示形式受到影响,边界网…     

反应扩散方程的连续时空有限元方法

本文研究了反应扩散方程的连续时空有限元方法.首先建立了其连续时空有限元格式并证明了有限元解的存在唯一性及稳定性.然后通过引入时空投影算子在没有时空网格限制的条件下给出其近似解在节点处的L~2,H~1最优范数估计以及全局L~2(L~2),L~2(H~1)最优范数估计.最后给出两个数值算例来验证方法的有效性与灵活性并说明结论的正确性.     

镁离子内扩散铌酸锂单晶光纤的研究

利用镁离子内扩散铌酸锂单晶光纤,实现了晶纤具有芯-包层波导结构,得到了包层晶纤的损耗比扩镁前晶纤损耗降低约14倍的好结果,并对镁离子内扩散机理、晶格发生畸变的原因等进行了分析和讨论.通过X射线衍射分析和扫描电子显微镜观察扩镁表面,发现在表面富镁层有一新化合物结构,可能是Li-Mg-Nb-O组成的三元系相结构,并提出和实验证实这一富镁层的新化合物是镁离子内扩散铌酸锂晶纤的真正扩散源.     

混凝土中氯离子扩散的二次有限元分析

大量研究表明,氯离子在混凝土中的扩散严重影响了混凝土的耐久性.基于Fick第二定律,考虑二维扩散问题,采用灵活度较好的三角形剖分单元和精确度更高的二次插值基函数,建立了氯离子在混凝土中扩散的二次有限元模型,并进行了收敛性分析.同时,对常数边界、线性边界、振荡边界的二次有限元模型进行数值模拟,有效地预测了氯离子在三种边界条件下的扩散趋势.     

时间分数阶扩散方程的全离散混合有限元法

本文针对一类含α∈(0,1)阶Riemann-Liouville导数的时间分数阶扩散方程,提出了一类时空混合有限元法:空间离散采用m(m≥0)阶的Raviart-Thomas(RT)有限元,时间离散采用分片r(r≥0)次间断Galerkin(DG)有限元.由于解在t=0附近有奇性,时间方向上使用等级网格.分析了全离散格式的适定性.对于时间离散采用分片常数(r=0)DG格式和分片线性(r=1)DG格式这两种情形,推导了全离散误差估计,并给出了数值实验.     

基于扩散函数的内集-外集模型

内集-外集模型用于计算小样本事件的可能性-概率分布(PPD),以表达概率估计的模糊性。基于分配函数的内集-外集模型存在三点不足:①论域步长的选取随意性太大;②PPD值在0.5到1之间无值;③信息过于集中,PPD值在很多区间值为0。本文从解决此三问题入手,对传统模型进行了改进。首先讨论了论域步长选取的合理性问题;其次引入扩散函数替换分配函数,同时解决了问题②和③;最后,仿真实验的结果显示,改进模型的估计比传统模型的估计更接近于真实分布。     

具有疾病和Holling Ⅱ功能反应的捕食者-食饵扩散模型的分析

该文主要研究一类带有疾病和HollingⅡ功能反应的捕食者一食饵扩散模型的动力学行为.通过特征方程理论和Laypunov函数方法研究了非负平衡点的稳定性.通过不等式技巧和最大值原理对给定的系统建立先验估计.此外,还获得了一些关于非常值正解存在性和不存在性的结果.     

一类边界耦合的扩散系统爆破现象的数值模拟

对一类边界上非平凡耦合的抛物型系统进行了数值模拟．为验证已有的关于是否出现爆破的理论成果,先用固定网格算法针对四种具体的边界条件进行试验,并根据不同的初始数据分组．为了进一步探讨爆破发生的时刻、位置以及爆破速率,再用移动网格算法针对可能出现爆破现象的两组边界条件和初始数据进行试验,并根据不同的监测函数分组．随后对算法的有效性做出说明并分析试验结果．最后对系统的一种特殊情况给出一个算例．     

Sobolev-Volterra投影与积分微分方程有限元数值分析

本文提出一类称之为Sobolev-Volterra投影的有限元投影,研究了有关性质并将之应用于伪抛物型积分微分方程有限元方法、伪双曲型积分微分方程有限元方法以及三维伪双曲型积分微分方程交替方向有限元方法的数值分析.     

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.     

Numerical Analysis of the Behaviour of Tooth Intrarradial Posts by the Finite Element Method

The aim of this work is to study the behaviour of a carbon/epoxi post housed in a canine tooth after endodontic treatment in order to support the typical loads present during mastication. The three-D basic design of the dental piece consisting of tooth + post was carried out with a three-dimensional parametric design program. We study the stresses and displacements of the different elements of the dental piece under normal load conditions, and present the results and conclusions.     

发展型方程的时间间断时空有限元方法

时空有限元方法通过统一时间和空间变量,克服了传统有限元方法对时间作差分离散引起的时间上的低精度,不但具有时、空高精度,而且在无结构网格上耗散特性好、无条件稳定,成为解决时间依赖问题的有效方法.本文利用抛物问题给出时间允许间断而空间连续的时空有限元方法的基本概念和过程,给出抛物型方程、积分-微分方程、双曲方程、Sobolev方程和其他高阶方程的算例,验证方法的精度和稳定性,并综合评价时间间断时空有限元方法目前的发展现状和应用前景.     

Mortar Upwind Finite Volume Element Method with Crouzeix-Raviart Element for Parabolic Convection Diffusion Problems

In this paper,we study the semi-discrete mortar upwind finite volume element method with the Crouzeix-Raviart element for the parabolic convection diffusion problems. It is proved that the semi-discrete mortar upwind finite volume element approximations derived are convergent in the H~1-and L~2-norms.     

水污染问题特征有限元方法的数值计算及理论分析

本文研究了水污染二维对流占优数学模型特征有限元方法的计算问题，导出的计算格式对时间变量用特征线方法离散，对空间变量用Galerkin有限元方法离散，得到的H^1－模和L^2－模误差估计是最优阶的。     

非协调有限元的全塑性分析

本文采用满足相容条件的非协调有限元模型以解决全塑性分析中有限元解的数值精度问题.文中讨论了该模型适用于全塑性分析的机理和判据,还设计了一个确定塑性极限载荷的算法.     

线性对流占优扩散方程的扩展特征混合有限元法

本文针对线性对流占优扩散方程提出了一种新型数值模拟方法一扩展特征混合有限元法,即对对流部分沿特征线方向离散,而对扩散部分采用扩展混合有限元方法,同时高精度逼近未知函数,未知函数的梯度及伴随向量函数,通过严格的数值分析,得到其最优L^2模误差估计。     

Analysis on a Finite Volume Element Method for Stokes Problems

Finite volume element method for the Stokes problem is considered. We use a conforming piecewise linear function on a fine grid for velocity and piecewise constant element on a coarse grid for pressure. For general triangulation we prove the equivalence of the finite volume element method and a saddle-point problem, the inf-sup condition and the uniqueness of the approximation solution. We also give the optimal order H^1 norm error estimate. For two widely used dual meshes we give the L^2 norm error estimates, which is optimal in one case and quasi-optimal in another ease. Finally we give a numerical example.     

二阶双曲方程一个新的非协调混合元超收敛性分析

研究了一类二阶双曲型方程在新混合元格式下的非协调混合有限元方法.在抛弃传统有限元分析的必要工具-Ritz投影算子的前提下,直接利用单元的插值性质,运用高精度分析和对时间t的导数转移技巧,借助于插值后处理技术,分别导出了关于原始变量u的H~1-模和通量=-▽u在L~2-模下的O(h~2)阶超逼近性质和整体超收敛结果.进一步,给出了一些数值算例验证了理论分析的正确性.