三维热传导型半导体问题的特征有限元方法和分析

本文研究三维热传导型半导体瞬态问题的特征有限元方法及其理论分析,其数学模型是一类非线性偏微分方程的初边值问题,对电子位势方程提出Ｇａｌｅｒｋｉｎ逼近;对电子,空穴浓度方程采用特征有限元逼近;对热传导方程采用对时间向后差分的Ｇａｌｅｒｋｉｎ逼近．应用微分方程先验估计理论和技巧得到了最优阶Ｌ＾２误差估计。     

一维双曲守恒方程组的Taylor-Galerkin有限元方法

１．引言 在文章［８］中,利用双曲守恒律的Ｈａｍｉｌｔｏｎ－Ｊａｃｏｂｉ方程形式,应用 Ｇａｌｅｒｋｉｎ有限元给出了求解一维双曲守恒律的计算方法．不同于间断有限元方法［２］、［３］和 Ｔａｙｌｏｒ－Ｇａｌｅｒｋｉｎ有限元方法［１］求解双曲守恒律,文章［８］采用连续 Ｇａｌｅｒｋｉｎ有限元求解双曲守恒律． 在文章［８］中,对差分方法和有限元方法求解双曲守恒律作了较为详细的讨论．同时在文章［８］中,采用积分变换,将双曲守恒律方程变成 Ｈａｍｉｌｔｏｎ－Ｊａｃｏｂｉ方程形式．由于 Ｈａｍｉｌｔｏｎ－Ｊａｃｏ…     

三维热传导型半导体问题的交替方向特征有限元方法

提出交替方向特征有限元方法,对电场位势方程采用混合元格式,对电子,空穴浓度方程采用交替方向特征有限元格式,对温度方程提出交替方向格式.应用向量积计算及先验估计理论和技巧,得到最佳的L2误差估计.     

半导体问题的交替方向有限元方法

该文用交替方向有限元方法求解半导体问题的Energy Trans port (ET)模型。对模型中椭圆型的电子位势方程采用交替方向迭代法，对流占优扩散的电子浓度和空穴浓度方程采用特征交替方向有限元方法，热传导方程利用Patch逼近采用交替方向有限元方法求解。利用微分方程的先验估计理论和技巧，分别得到了椭圆型方程和抛物型方程的最优H+1和L+2误差估计。     

非线性算子方程的泰勒展式算法

本文的目的是给出一种解Ｈｉｌｂｅｒｔ空间中非线性方程的ｋ阶泰勒展式算法（ｋ１）．标准Ｇａｌｅｒｋｉｎ方法可以看作１阶泰勒展式算法，而最优非线性Ｇａｌｅｒｋｉｎ方法可视为２阶泰勒展式算法．我们应用这种算法于定常的Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程的数值逼近．在一定情景下，最优非线性Ｇａｌｅｒｋｉｎ方法提供比标准Ｇａｌｅｒｋｉｎ方法和非线性Ｇａｌｅｒｋｉｎ方法更高阶的收敛速度．     

热传导型半导体问题的配置方法及误差分析

热传导型半导体瞬态问题的数学模型是一类非线性偏微分方程的初边值问题．电子位势方程是椭圆型的，电子、空穴浓度方程及热传导方程是抛物型的．该文给出求解的配置方法，得到次优犔２模误差估计，并将配置法和Ｇａｌｅｒｋｉｎ有限元方法进行数值结果比较．     

基于近似惯性流形的后验Galerkin的方法

１．引言 为提高用数值方法解非线性发展方程及非线性椭圆边值问题的逼近阶,许多学者例如Ｊ．Ｎｏｖｏ和 Ｅ．Ｔｉｔｉ［４］, Ｍａｒｉｏｎ和 Ｔｅｍａｎ［６］,Ｊ．Ｘｕ［７］以及 Ｗ．Ｌａｙｔｏｎ［９］等人,提出了后验Ｇａｌｅｒｋｉｎ方法、近似惯性流形方法、非线性Ｇａｌｅｒｋｉｎ方法、各种区域分裂法、多重网格法等等．本文根据［１］提出了一种新的高精度的后验 Ｇａｌｅｒｋｉｎ方法．它的逼近阶是经典 Ｇａｌｅｒｋｉｎ方法逼近阶的两倍． 考虑非线性椭圆边值问题这里ｎ是按ｄ＝２,３）上具有分段光滑边界ｒ的有界区域,…     

一类广义Sine—Gordon方程的解的存在唯一性

本文利用非线性Ｇａｌｅｒｋｉｎ方法,证明了一类广义Ｓｉｎｅ－Ｇｏｒｄｏｎ方程在Ｄｉｒｉｃｈｌｅｔ边值条件下的整体解的存在唯一性．     

对Taylor—Gelerkin有限元法的一点改进和它的应用

本文针对Ｔａｙｌｏｒ－Ｇａｌｅｒｋｉｎ有限元法的两个基本假设进行讨论。改进了原假设，仅以一个假设作为出发点。得到了广义的有限元离散公式。对具体流函数－涡量方程的求解进行了改进的Ｔａｙｌｏｒ－Ｇａｌｅｒｋｉｎ有限元分析。提出了组合式的求解方法，使求解过程更为合理。算例计算表明，该方法的效果是很好的。     

Galerkin方法的一种简单后处理过程

基于近似惯性流形思想,以流函数形式定常Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程为例,给出了一种简单的后处理Ｇａｌｅｒｋｉｎ方法。其主要思想是利用近似惯性流形概念和对真解的一种新的分解,构造高低频分量间的近似作用规律。文中证明了这种简单的后处理Ｇａｌｅｒｋｉｎ方法可以较小的代价获得较经典Ｇａｌｅｒｋｉｎ方法高得多的精度。     

NUMERICAL METHODS FOR MISCIBLE DISPLACEMENT IN POROUS MEDIA INFLUENCED BY MOBILE WATER AND IMMOBILE WATER

1　ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＩｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ,ｔｈｅｉｎｔｅｎｔｉｏｎａｌｏｒａｃｃｉｄｅｎｔａｌｒｅｌｅａｓｅｏｆｔｈｅｃｈｅｍｉｃａｌｗａｓｔｅｓｏｎｓｏｉｌｓｈａｓｆｕｒｔｈｅｒｓｔｉｍｕｌａｔｅｄｃｕｒｒｅｎｔｉｎｔｅｒｅｓｔｓｉｎｔｈｅｍｏｖｅｍｅｎｔｏｆｃｈｅｍｉｃａｌｓ.Ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｓｔｕｄｉｅｓｈａｖｅｂｅｃｏｍｅｉｍｐｏｒｔａｎｔｔｏｏｌｓｉｎｓｏｉｌｐｈｙｓｉｃｓ,ｐａｒｔｉｃｕｌａｒｌｙｆｏｒｐｒｅｄｉｃｔｉｎｇｔｈｅｍｏｖｅｍｅｎｔｏｆｐｅｓｔｃｉｄｅｓ…     

A weak Galerkin method for second order elliptic problems with polynomial reduction

The second order elliptic equation, which is also know as the diffusion-convection equation, is of great interest in many branches of physics and industry. In this paper, we use the weak Galerkin finite element method to study the general second order elliptic equation. A weak Galerkin finite element method is proposed and analyzed. This scheme features piecewise polynomials of degree $k\geq 1$ on each element and piecewise polynomials of degree $k-1\geq 0$ on each edge or face of the element. Error estimates of optimal order of convergence rate are established in both discrete $H^1$ and standard $L^2$ norm. The paper also presents some numerical experiments to verify the efficiency of the method.     

Convergence of Weak Galerkin Finite Element Method for Second Order Linear Wave Equation in Heterogeneous Media

Weak Galerkin finite element method is introduced for solving wave equation with interface on weak Galerkin finite element space $(\mathcal{P}_k(K), \mathcal{P}_{k−1}(∂K), [\mathcal{P}_{k−1}(K)]^2).$ Optimal order a priori error estimates for both space-discrete scheme and implicit fully discrete scheme are derived in $L^∞(L^2)$ norm. This method uses totally discontinuous functions in approximation space and allows the usage of finite element partitions consisting of general polygonal meshes. Finite element algorithm presented here can contribute to a variety of hyperbolic problems where physical domain consists of heterogeneous media.     

Two-Grid Finite Element Method with Crank-Nicolson Fully Discrete Scheme for the Time-Dependent Schrödinger Equation

In this paper, we study the Crank-Nicolson Galerkin finite element method and construct a two-grid algorithm for the general two-dimensional time-dependent Schrödinger equation. Firstly, we analyze the superconvergence error estimate of the finite element solution in $H^1$ norm by use of the elliptic projection operator. Secondly, we propose a fully discrete two-grid finite element algorithm with Crank-Nicolson scheme in time. With this method, the solution of the Schrödinger equation on a fine grid is reduced to the solution of original problem on a much coarser grid together with the solution of two Poisson equations on the fine grid. Finally, we also derive error estimates of the two-grid finite element solution with the exact solution in $H^1$ norm. It is shown that the solution of two-grid algorithm can achieve asymptotically optimal accuracy as long as mesh sizes satisfy $H = \mathcal{O}(h^{\frac{1}{2}})$.     

Alternating Direction Implicit Galerkin Finite Element Method for the Two-Dimensional Time Fractional Evolution Equation

New numerical techniques are presented for the solution of the two-dimensional time fractional evolution equation in the unit square. In these methods, Galerkin finite element is used for the spatial discretization, and, for the time stepping, new alternating direction implicit (ADI) method based on the backward Euler method combined with the first order convolution quadrature approximating the integral term are considered. The ADI Galerkin finite element method is proved to be convergent in time and in the $L^2$ norm in space. The convergence order is$\mathcal{O}$($k$|ln $k$|+$h^r$), where $k$ is the temporal grid size and $h$ is spatial grid size in the $x$ and $y$ directions, respectively. Numerical results are presented to support our theoretical analysis.     

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）…     

海水入浸问题的数值分析

海水入浸问题的数学模型是两个耦合抛物型偏微分方程,其中一个是关于压力的流动方程,另一个是关于浓度的对流扩散方程.压力方程由标准有限元方法逼近,浓度方程则用特征有限元方法逼近.在扩散项系数半正定的情形得到逼近解的次优L2 模误差估计.     

分布阶扩散—波动方程的有限元解的误差估计

本文考虑了分布阶时间分数阶扩散波动方程,其中时间分数阶导数是在Caputo意义上定义的,其阶次$\alpha,\beta$分别属于（0,1）和（1,2）.文中提出了在计算上行之有效的数值方法来模拟分布阶时间分数阶扩散波动方程.在时间上,通过中点求积公式把分布阶项转换为多项的时间分数阶导数项,并且利用$L1$和$L2$公式来近似Caputo分数阶导数;空间上使用Galerkin有限元方法进行离散.给出了基于$H^1$范数的有限元解的稳定性和误差估计的详细证明,最后的数值算例结果说明了理论分析的正确性以及有效性.     

求解Brinkman方程的修正弱有限元方法

本文针对Brinkman方程引入了一种修正弱Galerkin(MWG)有限元方法.我们通过具有两个离散弱梯度算子的变分形式来逼近模型. 在MWG方法中, 分别用次数为$k$和$k-1$的不连续分段多项式来近似速度函数$u$和压力函数$p$. MWG方法的主要思想是用内部函数的平均值代替边界函数. 因此, 与WG方法相比, MWG方法在不降低准确性的同时, 具有更少的自由度, 对于任意次数不超过$k-1$ 的多项式,MWG方法均可以满足稳定性条件. MWG 方法具有高度的灵活性, 它允许在具有一定形状正则性的任意多边形或多面体上使用不连续函数. 针对$H^1$和$L^22$范数下的速度和压力近似解, 建立了最优阶误差估计. 数值算例表明了该方法的准确性, 收敛性和稳定性.     

三维热传导型半导体问题的特征混合元方法和分析

本文研究三维热传导型半导体态问题的特征混合元方法及其理论分析,其数学模型是一类非线性偏微分方程的初边值问题,对电子位势方程提出混合元逼近,对电子,空穴浓度方程笔挺表限元逼近;对热传导方程采用对时间向后差分的Ｇａｌｅｒｋｉｎ逼近,应用微分方程先验估计理论和技巧得到了最优阶Ｌ＾２误差估计。