二维三温热传导方程组的分数步隐式差分格式

本文给出一个解二维三温热传导方程组的分数步隐式有限差分格式，利用离散变分形式及能量方法，给出差分格式的最优阶离散H^1范数先验误差及稳定性估计。     

计算高维带弱奇异核发展型方程的交替方向隐式欧拉方法

本文主要研究高维带弱奇异核的发展型方程的交替方向隐式(ADI)差分方法.向后欧拉(Euler)方法联立一阶卷积求积公式处理时间方向的离散,有限差分方法处理空间方向的离散,并进一步构造了ADI全离散差分格式.然后将二维问题延伸到三维问题,构造三维空间问题的ADI差分格式.基于离散能量法,详细证明了全离散格式的稳定性和误差分析.随后给出了2个数值算例,数值结果进一步验证了时间方向的收敛阶为一阶,空间方向的收敛阶为二阶,和理论分析结果一致.     

二维线性双曲型方程Neumann边值问题的紧交替方向隐格式

对二维Neumann边界条件的线性双曲型方程建立了紧交替方向的隐格式.利用方程和边界条件得到在空间上的三阶与五阶导数的边界值,进而在内点、边界内点和边界角点分别建立9点、6点和4点紧差分格式;通过引进新的范数和L₂范数估计L_∞范数;借助能量估计、Gronwall不等式和Schwarz不等式等技巧,详细分析了差分格式在无穷范数下关于时间和空间分别为二阶和四阶收敛性,并给出了稳定性结果;通过数值算例,验证了理论分析结果.     

二维分数阶发展型方程的正式的二阶BDF交替方向隐式紧致差分格式

该文将研究二维分数阶发展型方程的正式的二阶向后微分公式(BDF)的交替方向隐式(ADI)紧致差分格式.在时间方向上用二阶向后微分公式离散一阶时间导数,积分项用二阶卷积求积公式近似,在空间方向上用四阶精度的紧致差分离散二阶空间导数得到全离散紧致差分格式.基于与卷积求积相对应的实二次型的非负性,利用能量方法研究了差分格式的稳定性和收敛性,理论结果表明紧致差分格式的收敛阶为O(k~(a+1)+h_1~4+h_2~4),其中k为时间步长,h_1和h_2分别是空间x和y方向的步长.最后,数值算例验证了理论分析的正确性.     

三维热传导方程的紧交替方向差分格式

本文研究了三维热传导方程的紧交替方向隐式差分格式.利用算子方法导出了紧交替方向隐式差分格式,并利用Fourier分析方法证明了差分格式的收敛性和绝对稳定性,Richardson外推法外推一次得到具有O(T3+h6)阶精度的近似解.本文方法是对二维热传导方程问题的推广,同样适用于多维的情形.     

带非线性源项的双侧空间分数阶扩散方程的隐式中点方法

本文用隐式中点方法离散一阶时间偏导数,并用拟紧差分算子逼近Riemann-Liouville空间分数阶偏导数,构造了求解带非线性源项的空间分数阶扩散方程的数值格式.给出了数值方法的稳定性和收敛性分析.数值试验表明数值方法是有效的.     

一类偏积分微分方程一阶差分全离散格式

本文给出了数值求解一类偏积分微分方程的一阶差分全离散格式。时间方向采用了一阶向后差分格式，空间方向采用二阶差分格式，给出了稳定性的证明，误差估计及收敛性的结果，并给出了数值例子。     

空间-时间分数阶对流扩散方程的数值解法

本文考虑一个空间-时间分数阶对流扩散方程.这个方程是将一般的对流扩散方程中的时间一阶导数用α(0＜α＜1)阶导数代替,空间二阶导数用β(1＜β＜2)阶导数代替.本文提出了一个隐式差分格式,验证了这个格式是无条件稳定的,并证明了它的收敛性,其收敛阶为O(ι h).最后给出了数值例子.     

时间分数阶反应-扩散方程混合差分格式的并行计算方法

分数阶反应-扩散方程有深刻的物理和工程背景,其数值方法的研究具有重要的科学意义和应用价值.文中提出时间分数阶反应-扩散方程混合差分格式的并行计算方法,构造了一类交替分段显-隐格式(alternative segment explicit-implicit,ASE-I)和交替分段隐-显格式(alternative segment implicit-explicit,ASI-E),这类并行差分格式是基于Saul'yev非对称格式与古典显式差分格式和古典隐式差分格式的有效组合.理论分析格式解的存在唯一性,无条件稳定性和收敛性.数值试验验证了理论分析,表明ASE-I格式和ASI-E格式具有理想的计算精度和明显的并行计算性质,证实了这类并行差分方法求解时间分数阶反应-扩散方程是有效的.     

广义非线性Sine-Gordon方程的两个隐式差分格式

本文对一类非线性Sine-Gordon方程的初边值问题提出了两个隐式差分格式．两个隐式差分格式的精度均为O(τ~2 h~2)．我们用离散泛函分析的方法证明了格式的收敛性和稳定性,并证明了求解格式的追赶迭代法的收敛性,最后给出了数值结果．结果表明本文的格式是有效的和可靠的．     

A three-time-level explicit difference scheme of the second order of accuracy for parabolic equations

The difference schemes of Richardson [1] and of Crank-Nicolson [2] are schemes providing second-order approximation. Richardson's three-time-level difference scheme is explicit but unstable and the Crank-Nicolson two-time-level difference scheme is stable but implicit. Explicit numerical methods are preferable for parallel computations. In this paper, an explicit three-time-level difference scheme of the second order of accuracy is constructed for parabolic equations by combining Richardson's scheme with that of Crank-Nicolson. Restrictions on the time step required for the stability of the proposed difference scheme are similar to those that are necessary for the stability of the two-time-level explicit difference scheme, but the former are slightly less onerous.Translated fromMatematicheskie Zametki, Vol. 60, No. 5, pp. 751–759, November, 1996.This research was supported by the Russian Foundation for Basic Research under grant No. 95-01-00489 and by the International Science Foundation under grants No. N8Q300 and No. JBR100.     

The stability and convergence of two linearized finite difference schemes for the nonlinear epitaxial growth model

The numerical simulation of the dynamics of the molecular beam epitaxy (MBE) growth is considered in this article. The governing equation is a nonlinear evolutionary equation that is of linear fourth order derivative term and nonlinear second order derivative term in space. The main purpose of this work is to construct and analyze two linearized finite difference schemes for solving the MBE model. The linearized backward Euler difference scheme and the linearized Crank‐Nicolson difference scheme are derived. The unique solvability, unconditional stability and convergence are proved. The linearized Euler scheme is convergent with the convergence order of O(τ + h²) and linearized Crank‐Nicolson scheme is convergent with the convergence order of O(τ² + h²) in discrete L²‐norm, respectively. Numerical stability with respect to the initial conditions is also obtained for both schemes. Numerical experiments are carried out to demonstrate the theoretical analysis. © 2011 Wiley Periodicals, Inc. Numer Methods Partial Differential Eq, 2011     

美式看跌期权定价的两种有限差分格式

基于Black-Scholes模型,采用指数拟合有限差分法与外推的指数拟合有限差分法对美式看跌期权价值进行了数值计算,对这两种数值方法及其与已往的显式、隐式、C-N等有限差分的优缺点进行了比较,并给出数值算例,通过对此算例做的一系列数值试验,验证了算法的有效性,并得到了一些在期权交易的实际操作中有用的结果.     

A Unified Ternary Curve Subdivision Scheme

A unified $m\,(m>2)$-point ternary scheme with some parameter is proposed. The continuity of subdivision scheme is analyzed based on the relationship between the subdivision scheme and difference scheme. Moreover, the proposed subdivision is extended to asymmetric multi-parameter subdivision and the asymmetric schemes in four cases are presented in detail. Some examples are given to show that the presented scheme has better approximating effect.     

二维变系数反应扩散方程的紧交替方向差分格式

1 引言 在研究热传导过程、气体扩散现象和电磁场的传播等问题时，常常遇到抛物型偏微分方程。用有限差分方法研究这类问题的数值解法目前已经有了许多工作。对于二维、三维抛物方程的数值求解比较理想的方法是交替方向法。     

守恒型双曲方程的中心差分TVD格式研究

研究了如何利用迎风格式的耗散性构造中心差分ＴＶＤ格式的方法，给 相应的定理，构造出新的耗散表达式。新格式既保留了二阶中心差分格式灵活方便的优点，又吸收了迎风格式耗散项比较精细的特点，同时具有ＴＶＤ性质，使得新格式具有较同的激波分辨率。     

Numerical bifurcation of a delayed diffusive food‐limited model with Dirichlet boundary condition

This paper studies the Neimark–Sacker bifurcation of a diffusive food‐limited model with a finite delay and Dirichlet boundary condition by the backward Euler difference scheme, Crank‐Nicolson difference scheme, and nonstandard finite‐difference scheme. The existence of Neimark‐Sacker bifurcation at the equilibrium is obtained. Our results show that Crank‐Nicolson and nonstandard finite‐difference schemes are superior to the backward Euler difference scheme under the means of describing approximately the dynamics of the original system. Finally, numerical examples are provided to illustrate the analytical results. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

双曲-抛物型偏微分方程奇摄动混合问题的数值解法

构造了二阶双曲—抛物型方程奇摄动混合问题的差分格式，给出了差分解的能量不等式，并证明了差分解在离散范数下关于小参数一致收敛于摄动问题的解。     

Finite difference approximation of a nonlinear integro-differential system

Finite difference approximation of the nonlinear integro-differential system associated with the penetration of a magnetic field into a substance is studied. The convergence of the finite difference scheme is proved. The rate of convergence of the discrete scheme is given. The decay of the numerical solution is compared with the analytical results proven earlier.     

时间空间均为二阶的新型NND差分格式

张涵信的研究表明,为了避免激波前后差分解的波动,在差分格式的改型方程中三阶导数的系数在激波上游必须是正的,而在激波下游则必须是负的.据此提出了一种新型的无波动、无自由参数耗散性的差分格式,它对时间和空间都是二阶的.证明了此格式是TVD的,而且是推广的二阶Годунов格式.在处理有激波的流场时,此格式是Lax-Wendroff格式的改进和推广.给出了若干算例,计算结果表明,此格式不仅无波动,而且具有形式紧凑、应用方便、分辨率高、稳定性准则中的Courant数较大的优点.