一类多维非线性Schrdinger方程及其方程组的数值计算问题

本文对一类多维非线性Schrdinger方程组提出了Galerkin有限元法,并由此证明了广义解的存在性.还对一类多维非线性Schrdinger方程采用有限差分法,证明了相应的四点隐式和六点隐式差分格式的收敛性和稳定性.我们对二维平面和一维球、柱对称非线性Schrdinger方程进行了数值计算,得到非线性Schrdinger方程多维孤立波坍塌(Collapse)的具体图象。     

常微分方程的半隐Runge-Kutta法

针对某些非线性常微分方程,提出一种算子分裂半隐Runge-Kutta方法,对于非线性部分采用显式计算,对于刚性强的线性部分采用隐式处理.给出了格式的推导,分析了绝对稳定性,并证明了半隐二阶格式的收敛性.相比于显式Runge-Kutta法,半隐格式计算量相近,但改进了稳定性,数值结果显示了方法的合理性和有效性.最后,将算子分裂半隐Runge-Kutta方法应用于数值求解Zakharov偏微分方程组.     

一类线性隐式A稳定的单步法

1.引言 对于Stiff方程组初值问题的数值解法,Dahlquist在[1]中引进了 A稳定的概念,并且证明了显式的线性多步法(包括显式的Runge-Kutta方法)不可能是A稳定的.现在已经有许许多多隐式A稳定或Stiff稳定的方法,但绝大多数在数值解的过程中必须解由于隐式方法所产生的非线性方程组,而非线性方程组的求解过程往往又要采用Newton-Raphson迭代方法,因此需要计算方程y’=f(x,y)的右函数f(x,y)的Jacobi矩阵以及与此有关的逆矩阵.本文的主要思想是:既然在数值解过程中要计算f(x,y)的Jacobi矩阵,那么不妨在数值公式中明显的出现f(x,y)的一阶偏导数.我们将A稳定公式     

电力系统中地网腐蚀诊断的一种新的数学模型及其仿真计算

对电力系统中具有重大应用价值的地网腐蚀诊断问题抽象出仿真求解的一种新的数学模型:即求解带约束的非线性隐式方程组模型.但由于问题本身的物理特性决定了所建立的数学模型具有以下特点:一是非线性方程组为欠定方程组,而且非线性程度非常高;二是方程组的所有函数均为隐函数;三是方程组附加若干箱约束条件.这种特性给模型分析与算法设计带来巨大困难.对于欠定方程组的求解,文中根据工程实际背景,尽可能地扩充方程的个数,使之成为超定方程组,然后对欠定方程组和超定方程组分别求解并进行比较.将带约束的非线性隐函数方程组求解问题,转化为无约束非线性最小二乘问题,并采用矩阵求导等技术和各种算法设计技巧克服隐函数的计算困难,最后使用拟牛顿信赖域方法进行计算.大量的计算实例表明,文中所提出的数学模型及求解方法是可行的.与目前广泛采用的工程简化模型相比较,在模型和算法上具有很大优势.     

非线性稳定的块隐式单步法

本文给出了数值求解常微分方程初值问题的一类B(a_1,a_2,…,a_n)块隐式单步法,同时引进了BBN非线性稳定性的概念,并针对本文的方法予以详细的理论分析.     

关于Jain的隐式迭代法的注

本文利用嵌入法思想构造了一类求解非线性方程组的隐式迭代法，分析了方法的收敛阶，给出了具体的计算格式，最后的计算结果表明了方法的有效性．     

延迟微分方程隐式Euler方法的收敛性

本文讨论了用隐式Euler方法求解一类延迟量满足Lipschitz条件且Lipschitz常数小于1的非线性变延迟微分方程初值问题的收敛性.获得了带线性插值的隐式Euler方法的收敛性结果.     

钝体绕流非定常解

本文结合目前流场显示的研究课题,对方块物体和山形物体的钝体绕流在起动阶段的运动情况,进行相应的数值模拟.并用有限差分方法求解二维不可压缩流体运动的N-S方程的非定常解.对差分格式中的显式,隐式和交替方向隐式几种格式进行了讨论.最后用显式和交替方向隐式方法计算了山形物体和方块物体在起动阶段的运动情况.     

无波动,无自由参数,耗散的隐式差分格式

本文建立了求解NS方程和Euler方程无波动、无自由参数、耗散的隐式差分格式.该格式是TVD的和无条件稳定的.其隐式部分在1,2,3维情况下仅分别依赖于3,5,9个点,且系数矩阵是主对角占优的.计算例题表明,该方法可获得和显式方法相同的精度,能很好地捕捉激波和剪切层,且计算时间比显式有较多的节省.     

两类线性隐式方法

众所周知,在Stiff常微分方程组初值问题的数值解法中,向后微分公式(即Gear方法)是目前最通用的方法之一(见[1]).但是,Gear方法是一类隐式方法,在数值解的过程中,一般说来,每向前积分一步,需要解一个非线性方程组,它的求解是采用Newton-Raphson迭代方法,因此需要给出适当精度的预估值和计算右函数f(t,y)的Jacobi阵以     

求解非线性不适定问题的隐式迭代法

将处理线性不适定算子方程的隐式迭代法推广到非线性不适定问题,证明了迭代解误差序列的单调性,并进一步利用迭代误差的单调性得出求解非线性不适定问题隐式迭代法对精确方程和扰动方程的收敛性.     

非线性波动方程的交替显-隐差分方法

1．引言众所周知，非线性波动方程在自然科学领域有广泛的物理背景，诸如物理、化学反应方程，机械动力学方程，地球物理与大气海洋方程等．差分方法求解非线性波动方程已有研究，如［1］和IZ］就给出了非线性波动方程组的显式和隐式差分格式以及收敛性分析．虽然古典的显式差分格式易于并行计算，但是它的稳定性条件差（条件稳定）；古典的隐式差分格式稳定性条件好（绝对稳定）；但对非线性问题，一般需要线性化，然后求解一个线性代数方程组，并行计算能力差．本文正是在这样一种前题下，给出了一维问题的一种交替分段显一隐差分格式，…     

基于径向基函数逼近的非线性动力系统数值求解

径向基函数具有形式简单、各向同性等优点.将径向基函数逼近的思想与加权余量配点法相结合,借鉴边值问题的求解,构造了一种求解非线性动力系统初值问题的数值方法.分析了几种较为成熟的非线性动力系统数值求解方法的优缺点.给出了实际算例,与已有方法对比,表明该方法计算过程简单、收敛性好、计算精度高.     

解偏微分方程的多步-小波-Galerkin方法

推广Lax-Wendroff多步方法,建立一类新的显式和隐式相结合的多步格式,并以此为基础提出了一类显隐多步-小波-Galerkin方法,可以用来求解依赖时间的偏微分方程.不同于Taylor-Galerkin方法,文中的方案在提高时间离散精度时不包含任何新的高阶导数.由于引入了隐式部分,与传统的多步方法相比该方案有更好的稳定性,适合于求解非线性偏微分方程,理论分析和数值例子都说明了方法的有效性.     

解非线性Klein—Gordon方程的一类差分格式

本文考虑了重要的非线性Klein-Gordon方程数值计算的一类差分格式,在很一般的条件下,作者证明了这类非线性隐式差分方程解的存在性、收敛性、唯一性和稳定性,同时考虑了求解的一类迭代程序。文中所用的分析方法可应用于其他的非     

一种显式子步应力点积分算法及其在SMA数值模拟中的应用

形状记忆合金（shape memory alloys,简称SMA）具有复杂的热力本构关系,为了模拟SMA及其组合结构复杂的受力和变形行为,在数值模拟中需要采用可靠且高效的应力点积分算法．隐式应力点回映算法已经成功应用于形状记忆合金的数值模拟,但在复杂加载条件下,荷载增量较大时有可能导致整体非线性迭代求解不收敛．推广了局部误差控制的显式子步积分算法,首次将其应用于形状记忆合金及其组合结构这类热力相变问题的应力点积分,并通过数值算例对所提算法和隐式应力点回映算法进行了比较．数值结果表明:对于大规模数值模拟和计算,整体子步步数决定着总体计算时间;所提出的修正Euler自动子步方案可以有效减少整体子步步数,在保证相同计算精度的前提下能够大幅提高有限元计算效率,因而更适合大规模形状记忆合金智能结构的数值模拟.     

用线方法求解带混合边值条件的抛物方程

研制了分别用显式Euler法、隐式Euler法、Crank-Nicolson格式(梯形方法)求解带第一、第二及混合边值条件的抛物问题的应用软件,通过求解若干抛物问题对该软件作了测试,获得了预期的数值结果,讨论了时间和空间步长的变化对格式计算结果的影响,得到了三种方法的稳定性、收敛精度和计算量.     

变循环发动机模型的求解算法研究

采用部件法建立了变循环发动机的多维非线性隐式方程组模型,模型具有隐式性,因而求解过程复杂,收敛困难.针对上述问题,采用遗传算法和牛顿-拉夫逊法进行模型求解,提出了算法的有效性评价指标:初值敏感性、收敛性和稳定性.对两种算法进行有效性评价.针对发动机工作性能最优化问题,建立了多目标模型,用遗传算法进行求解,并分析了相关变量随马赫数变化的规律.结果可为变循环发动机模型求解算法的选择与设计提供参考.     

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．     

求解刚性常微分方程的并行Rosenbrock方法

1．引言在航天工业设计与连续系统仿真领域中，许多问题都是用常微分方程来描述的，而在数值求解这些常微分方程的时候，常常会遇到刚性问题，这就需要用具有较大绝对稳定区域的隐式方法求解，而由此产生的非线性隐式方程必须采用各种类型的牛顿选代方法求解，这就使得隐式方法较之显式方法而言工作量大大提高了．文献［1，2］提出了一类并行隐式RK方法，使不同级的KI。，KZn，…，KSn在各不同处理机上同时获得，从而提高计算速度．但由于预先无法对选代次数做出准确估计，这就给方法用于实时仿真带来困难．本文构造了一类并行Rosenbroc…