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…     

形状记忆合金问题的有限元逼近

１．引言本文讨论非线性微分方程其中　系数　是给定常数,ｆ,ｆ为已知函数．这是形状记忆合金问题的数学模型,未知量ｕ,θ代表位移及Ｋｅｌｖｉｎ温度,其物理背景及数学模型的建立,参见文献［３,４］．最近,文［１,２］讨论了方程组（１．１）－（１．５）的数值求解,提出全离散格式．文［２］用Ｇａｌｅｒｋｉｎ方法,位移ｕ用四阶微分方程的有限个特征向量张成的空间,温度θ用分段线性多项式（折线）空间来近似,给出一个全离散格式,证明了离散近似解的存在唯一性,定性说明收敛于原问题的精确解．文［１］采用［２］中的离散…     

一般区域上在边界退化的拟线性抛物方程的第—初边值问题

对有界域上拟线性抛物方程第一初边值问题，二阶退化拟线性抛物方程初边值问题已有丰富的成果，可见［１］，［２］，［３］，但对任意域上方程的工作则不多见．在此文中，我们讨论任意区域上在边界退化的拟线性抛物方程初边值问题的存在性．     

抛物型初边值问题的有限元与边界积分耦合的离散化及其误差分析

1．引言边界元方法是近二十几年来迅速发展起来的一类新的偏微分方程的数值方法．它的独特之处是将空间的维数降低一维,从而倍受工程技术人员的青睐,并在工程技术与计算数学领域得到越来越广泛的重视和研究．对椭圆型问题,边界元方法的理论与应用研究已取得丰硕成果;对发展型问题,近年来在理论方面的研究也已取得重要进展［6－11］．但边界元方法难以处理非均质问题,而有限元对各类问题及各种区域具有较好的适应性,将两者结合起来可充分发挥各自的优点．文山提出了一种抛物方程初边值问题的有限元与边界积分的耦合方法,其主要思想是…     

无界区域抛物方程自然边界元方法

本文应用自然边界元方法求解无界区域抛物型初边值问题。首先将控制方程对时间进行离散化,得到关于时间步长离散化的椭圆型问题。通过Fourier展开,导出相应问题的自然积分方程和Poisson积分公式。研究了自然积分算子的性质,并讨论了自然积分方程的数值解法,最后给出数值例子。从而解决了抛物型问题的自然边界归化和自然边界元方法。     

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…     

关于一类色散型发展方程反问题的一个注记

关于一类色散型发展方程反问题的一个注记宋守根（中南工业大学地质系，长沙４１００８３）文献［１］利用Ｃ０半群理论研究一类非线性色散型方程的反问题．其中ｎ是Ｒ”中具有光滑边界ｏｆｆ的有界区域，面是ｎ维Ｌａｐｌａｃｅ算子，而算子Ｌ０为本文将改进［１］的一个...     

中立型时间延滞抛物方程初边值问题的有限元方法

１引言在生物学、统计学、控制论及航天技术等领域的研究中,经常出现由时间延滞偏微分方程所刻划的数学模型．目前仅有［１］等对这类方程在解的性质方面作过研究．本文考虑最简单的中立型时间延滞抛物方程初边值问题的有限元方法,其中 为常数, 为正常数, 为Ｒ中具有光滑边界 的有界区域． 当 时,（１．１）就是通常的抛物方程初边值问题．讨论（１．１）有限元逼近的难点在于函数 对时间导数一般不存在,且ｔ时刻函数ｕ（ｘ,ｔ）总与ｔ－时刻函数ｕ（ｘ,ｔ－ｒ）有关．为克服这一困难,我们将时间以ｒ为单位进行剖分,在一定条件下…     

二维Helmholtz方程外问题基于自然边界归化的非重叠型区域分解算法

１．引言 设是平面光滑闭曲线,是以为边界的外部区域,考虑二维Ｈｅｌｍｈｏｌｔｚ方程外Ｎｅｕｍａｎｎ问题并在无穷远处满足Ｓｏｍｍｅｒｆｅｌｄ辐射条件其中 ｉ＝是区域的边界 的外法线方向,即指向由 包围的内部区域． ｋ在许多情况下（例如约化波动方程）是实数,在另一些情况下则是纯虚数,本文仅讨论ｋ为纯虚数的情况,且不失一般性,可设Ｉｍ（ｋ）＞０． 用某些数值方法求解线性抛物型方程或线性双曲型方程的初边值问题时,可能间接地导致求解Ｈｅｌｍｈｏｌｔ。方程的外问题［１０,１１;１２;１３］．例如,用自然边界无法求…     

非线性抛物型积分微分方程有限元方法的插值后处理技术

本文以两类非线性抛物型积分微分方程为例，首次尝试将插值后处理思想［１］应用到非线性发展型方程上，获得了半离散和全离散有限元解，经插值后处理之后在Ｌ∞（Ｈ１）；Ｌ∞（Ｌ２）模意义下，整体超收敛１阶的高精度，并且计算量没有因此而增加．本文引进并证明较文［２］更广泛的一类椭圆Ｈ１－Ｖｏｌｔｅｒｒａ投影的Ｈ１；Ｌ２，Ｈ－１模最优估计．本文的分析方法可在各类发展型微分及积分微分方程上面通用．     

对流反应扩散方程的稳定化时间间断时空有限元解的误差估计

在流线迎风Petrov-Galerkin（SUPG）稳定化有限元数值格式的基础上,结合时间方向的变分离散,构造对流反应扩散方程的稳定化时间间断时空有限元格式.该类格式在工程上有一些数值模拟应用,但相关文献没有看到类似数值格式的理论证明.本文以Radau点为节点,构造时间方向的Lagrange插值多项式,证明了稳定化有限元解的稳定性,时间最大模、空间L²（Ω）-模误差估计.文中利用插值多项式和有限元方法相结合的技巧,解耦时空变量,去掉了时空网格的限制条件,提供了时间间断稳定化时空有限元方法的理论证明思路,克服了因时空变量统一导致的实际计算时的复杂性.     

DAE的Runge-Kutta方法在不可压NS方程求解中的应用

1．引言自然界中的流场通常是非定常复杂流场，要正确模拟和跟踪复杂流场的变化，计算格式的时间精度极为重要．对于常微分方程（＊＊q，一般采用＊K方法及线性多步法来提高格式的时间精度．前者是单步法，在计算过程中可以改变步长，可找到稳定性较好的高精度格式：近年来在发展到偏微分方程的数倩水解中也有很多应用．原始变量的INS方程（二维）为：其中u，v分别是x，y方向速度分量，r是压力，连续方程（1．幻可视为约束条件．从［1］，［2］可见，经空间差分化后（固定空间网格），它可看作带约束的微分方程组，即微分代数方程（DAE－…     

拟线性系统的概周期解的存在性

<正> 考虑拟线性微分方程系 dX/dt=A(t)X十f(t)十μF(X,t,μ),(1)其中A(t)是t的n阶连续方阵,x是n向量,f(t),F(X,t,μ)是各变量的n连续向量,μ真是小参数. 当A(t)是常数方阵,f(t),F(X,t,μ)是t的一致概周期向量函数,Coddington,Levinson,等人建立了(1)的周期解的存在定理.此可参考[1]和[2].对A(t)为常数方阵,f(t),F(X,t,μ)是t的一致概周期向量函数,更进一步建立了(1)的概周期解的存在定理.     

GLOBAL EXISTENCE AND LONG-TIME BEHAVIOR FOR THE STRONG SOLUTIONS IN H2 TO THE 3D COMPRESSIBLE NEMATIC LIQUID CRYSTAL FLOWS

In this paper, we investigate the global existence and long time behavior of strong solutions for compressible nematic liquid crystal flows in three-dimensional whole space. The global existence of strong solutions is obtained by the standard energy method under the condition that the initial datas are close to the constant equilibrium state in H²-framework. If the initial datas in L¹-norm are finite additionally, the optimal time decay rates of strong solutions are established. With the help of Fourier splitting method, one also establishes optimal time decay rates for the higher order spatial derivatives of director.     

A NUMERICAL STUDY FOR THE PERFORMANCE OF THE WENO SCHEMES BASED ON DIFFERENT NUMERICAL FLUXES FOR THE SHALLOW WATER EQUATIONS

In this paper we investigate the performance of the weighted essential non-oscillatory （WENO） methods based on different numerical fluxes, with the objective of obtaining better performance for the shallow water equations by choosing suitable numerical fluxes. We consider six numerical fluxes, i.e., Lax-Friedrichs, local Lax-Friedrichs, Engquist-Osher, Harten-Lax-van Leer, HLLC and the first-order centered fluxes, with the WENO finite volume method and TVD Runge-Kutta time discretization for the shallow water equations. The detailed numerical study is performed for both one-dimensional and two-dimensional shallow water equations by addressing the property, and resolution of discontinuities. issues of CPU cost, accuracy, non-oscillatory     

THE RANDOM BATCH METHOD FOR N-BODY QUANTUM DYNAMICS

This paper discusses a numerical method for computing the evolution of large inter-acting system of quantum particles.The idea of the random batch method is to replace the total interaction of each particle with the N-1 other particles by the interaction with p ＜＜ N particles chosen at random at each time step,multiplied by (N-1)/p.This re-duces the computational cost of computing the interaction potential per time step from O(N2) to O(N).For simplicity,we consider only in this work the case p =1 — in other words,we assume that N is even,and that at each time step,the N particles are orga-nized in N/2 pairs,with a random reshuffling of the pairs at the beginning of each time step.We obtain a convergence estimate for the Wigner transform of the single-particle reduced density matrix of the particle system at time t that is both uniform in N ＞ 1 and independent of the Planck constant h.The key idea is to use a new type of distance on the set of quantum states that is reminiscent of the Wasserstein distance of exponent 1 (or Monge-Kantorovich-Rubinstein distance) on the set of Borel probability measures on Rd used in the context of optimal transport.     

三对角矩阵求逆的快速算法和逆元素的表示式

本文给出了ｎ阶三对角矩阵求逆的快速算法，其四则运算的计算量只要ｎ＾２＋７ｎ－８。同时给出了逆元素的表示式，从而得到逆元素的准确估计，大大拓广和改进了［２］、［３］的结果。     

关于双重时序AR-MA模型的相关结构及与ARMA模型的比较

本文在文［４］的基础上讨论了双重时序ＡＲ（１）－ＭＡ（ｑ）模型的相关结构，在不假定白噪声序列为正态的情况下，证明了安鸿志［２］关于模型的相关结构的猜想是正确的，具体地构造了ＡＲ（１）－ＭＡ（３）模型的相关结构，并与ＡＲＭＡ模型进行了初步的比较，给出了一些抛砖引玉的讨论．     

周期系数的平面Hamilton系统的平衡解的稳定性

本文考虑周期系数的平面Hamilton系统H(x,y,t)=H2(x,y,t)+H4(x,y,t)+d(x,y,t)的平衡解的稳定性。其中H2(x,y,t)=1/2[a(t)x2+y2],H4(x,y,t)=b4(t)x4+b2(t)(xy)2+b0(t)y4以及a(t),b0(t),b2(t),b4(t)是连续的T-周期函数,d(x,y,t)关于时间也是T-周期,在原点附近其阶为(x2+y2)3.