拟线性抛物方程组第一边界问题的有限差分法——IV.迭代收敛性

继续研究拟线性抛物组边值问题的显式、弱隐式和强隐式有限差分格式,证明了一般有限差分格式解的迭代收敛性。     

守恒型扩散方程非线性离散格式的性质分析和快速求解

对于守恒型扩散方程,研究其二阶时间精度非线性全隐有限差分离散格式的性质,证明了其解的存在唯一性.研究了二阶时间精度的Picard-Newton迭代格式,证明了迭代解对原问题真解的二阶时间和空间收敛性,以及对非线性离散解的二次收敛速度,实现了非线性问题的快速求解.本文中方法也适用于一阶时间精度格式的分析,并可推广至对流扩散问题.数值实验验证了二阶时间精度Picard-Newton迭代格式的高精度和高效率.     

二维热传导方程的三层显式差分格式

对二维热传导方程构造了一个稳定的三层显式差分格式求其数值解,其背景源于高维热力学反问题迭代算法中对正问题小计算量算法的需求。首先建立一个含参数的一般差分格式去逼近微分方程,并得到了最优截断误差。然后导出了参数应满足的条件以保证差分格式的稳定性。最后给出了数值的例子并和其它算法进行比较,说明了格式在精度上的有效性和计算量上的优越性。     

Kuramoto-Sivashinsky方程的线性化L_∞-差分方法

利用有限差分方法研究Kuramoto-Sivashinsky方程初边值问题的数值解.首先,给出了二阶线性化隐式差分格式,该格式在每一时间层均为线性方程组.其次,给出差分格式的守恒性和数值解的有界性.第三,证明差分格式在最大模意义下的收敛性.最后,通过数值算例验证差分格式的收敛阶,并数值模拟方程的混沌解.     

解抛物型方程的一族高精度隐式差分格式

构造了求解一维抛物型方程的一族高精度隐式差分格式.首先,推导了抛物型方程解的一阶偏导数在特殊节点处的一个差分近似式,利用该差分近似式和二阶中心差商近似式用待定系数法构造了一族隐式差分格式,通过选取适当的参数使格式具有高阶截断误差;然后,利用Fourier分析法证明了当r大于1/6时,差分格式是稳定的.最后,通过数值试验将差分格式的解与具有同样精度的其它差分格式的解和精确解进行了比较,并比较了差分格式与经典差分格式的计算效率.结果说明了差分格式的有效性.     

有红利美式看跌期权定价的Crank-Nicolson有限差分法

本文基于B-S微分方程,采用Crank-Nicolson差分格式(简称C-N差分格式)求解支付固定红利的美式看跌期权价值,给出实证分析,并对C-N差分格式和隐含的差分格式进行了比较.结果表明,用C-N差分格式可以得到更加精确、有效的数值解.     

非定常的Navier-Stokes方程基于特征正交分解的差分格式

用特征正交分解和奇值分解去研究非定常的Navier-Stokes方程的有限差分格式, 并用有限差分格式计算出的非定常的Navier-Stokes方程瞬时解构成数据集合, 再 用特征正交分解和奇值分解求出这数据集合的元素的最优正交基函数. 结合Galerkin投影方法导出了非定常的Navier-Stokes方程具有较高精确度的低维模型. 并给出了特征正交分解格式解与有限差分格式解的误差分析. 数值例子表明特征正交分解格式解和有限差分格式解的误差与理论分析结果是一致的,从而验证特征正交分解的有效性.     

二维双曲方程基于POD方法的降阶有限差分外推迭代格式

利用特征投影分解(POD)方法建立二维双曲型方程的一种基于POD方法的含有很少自由度但具有足够高精度的降阶有限差分外推迭代格式,给出其基于POD方法的降阶有限差分解的误差估计及基于POD方法的降阶有限差分外推迭代格式的算法实现.用一个数值例子去说明数值计算结果与理论结果相吻合.进一步说明这种基于POD方法的降阶有限差分外推迭代格式对于求解二维双曲方程是可行和有效的.     

一维非线性Schrdinger方程的两个无条件收敛的守恒紧致差分格式

本文对一维非线性Schrdinger方程给出两个紧致差分格式,运用能量方法和两个新的分析技巧证明格式关于离散质量和离散能量守恒,而且在最大模意义下无条件收敛.对非线性紧格式构造了一个新的迭代算法,证明了算法的收敛性,并在此基础上给出一个新的线性化紧格式.数值算例验证了理论分析的正确性,并通过外推进一步提高了数值解的精度.     

一维非线性Schrödinger 方程的两个无条件收敛的守恒紧致差分格式

本文对一维非线性 Schrödinger 方程给出两个紧致差分格式, 运用能量方法和两个新的分析技 巧证明格式关于离散质量和离散能量守恒, 而且在最大模意义下无条件收敛. 对非线性紧格式构造了 一个新的迭代算法, 证明了算法的收敛性, 并在此基础上给出一个新的线性化紧格式. 数值算例验证 了理论分析的正确性, 并通过外推进一步提高了数值解的精度.     

一类反应扩散方程组的保持正性的差分格式

本文研究一类具有正解的反应扩散方程组的有限差分解法.构造了一个保持正性的差分格式.利用离散的最大值原理证明了差分格式解的非负性,有界性及差分格式的无条件稳定性.这些估计的证明不依赖于微分方程的解而仅仅与初边值条件有关.当微分方程的解适当光滑时,证明了差分格式的一致收敛性.最后给出了数值计算结果,并与以往方法进行了比较.计算结果说明了本文给出的方法的有效性.     

Burgers方程的数值解(Ⅱ)

在中,作者构造了计算Burgers方程的一类格式,建立了初值问题的误差估计式,并由此推出格式的收敛性。本文继续中的工作,在第一节中介绍了一些记号和在中得到的基本误差估计式。在第二节中讨论了初边值问题。在第三节中构造了修正逆风格式并证明了误差估计式。在第四节中讨论了定常问题差分格式解的存在性及其迭代解法。     

解三维抛物型方程的一个高精度显式差分格式

提出了求解三维抛物型方程的一个高精度显式差分格式.首先,推导了一个特殊节点处一阶偏导数(■u)/(■/t)的一个差分近似表达式,利用待定系数法构造了一个显式差分格式,通过选取适当的参数使格式的截断误差在空间层上达到了四阶精度和在时间层上达到了三阶精度.然后,利用Fourier分析法证明了当r1/6时,差分格式是稳定的.最后,通过数值试验比较了差分格式的解与精确解的区别,结果说明了差分格式的有效性.     

多重网格法和自适应算法的组合及其对非线性Schrdinger方程的应用

在解非线性的进化型偏微分方程时,为了数值计算的稳定性常常采用无条件稳定的隐式差分格式.这样会引起两个问题:一是要解线性甚至非线性的代数方程组,这是费时间的;另一是在解代数方程组时,迭代法的收敛性依赖于时间步长,特别是非线性迭代的收敛性会对时间步长加以严格的限制.     

多重网格法和自适应算法的组合及其对非线性Schrdinger方程的应用

在解非线性的进化型偏微分方程时,为了数值计算的稳定性常常采用无条件稳定的隐式差分格式.这样会引起两个问题:一是要解线性甚至非线性的代数方程组,这是费时间的;另一是在解代数方程组时,迭代法的收敛性依赖于时间步长,特别是非线性迭代的收敛性会对时间步长加以严格的限制.     

非定常Stokes方程一种基于POD方法的简化有限差分格式

特征正交分解(proper orthogonal decomposition,简记为POD)方法是一种可对偏微分方程的物理模型(如流体流动)做简化的技术．这种方法已经成功地用于对复杂系统模型降阶．推广应用POD方法,将POD方法应用于具有实际应用背景的非定常Stokes方程经典的有限差分格式,建立一种维数较低而精度足够高的简化差分格式,并给出简化差分格式解与经典差分格式解的误差估计．数值例子说明数值计算结果与理论结果相吻合．进一步表明基于POD方法的简化差分格式对求解非定常Stokes方程数值解是可行和有效的．     

关于广义KPP方程的数值解

广义KPP(Kolmogorov-Petrovskii-Piskunov)方程是一个积分微分方程.为了要研究其数值解,我们首先将该方程转化为一个非线性双曲型方程,然后构造了一个线性化的差分格式,得到了差分格式解的存在唯一性,利用能量不等式证明了差分格式二阶收敛性和关于初值的无条件稳定性,数值结果验证了本文提出的方法.     

两个恒稳定的差分格式

§1. 差分格式在节点(x_m,t_n)处,用u(x_m,t_n)表示微分方程的解,用u_m~n表示差分方程的解.1.跳点格式.由[1]的格式(5.10):     

一阶拟线性方程差分解法的误差估计

利用网格单元精确解结合守恒积分而导出差分格式这一途径,对于一阶拟线性方程和一阶拟线性双曲型方程组初始值问题有着理论意义和现实意义。早在五十年代,著名的Lax格式,格式,格式等实际上都可以通过网格单元精确解结合守恒积分而导出。本文企图通过这一离散化途径推导出一阶拟线性方程初值问题的差分格式,并讨论此差分格式的误差估计。     

具有初始跳跃的双曲型方程奇异摄动问题的数值解法

本文考虑具有初始跳跃的二阶双曲型方程初边值问题.首先给出解的导数估计.然后在一非均匀网格上构造了一个差分格式,最后在能量范数意义下证明了差分格式解的一致收敛性.