线性传输方程的几种数值格式的比较

本文研究了线性传输方程的数值计算问题.利用Godunov格式、Entropy格式、Ultra-bee格式和Entropy-Ultra-bee格式对线性传输方程进行了数值计算,获得了相应的数值结果.数值实验结果表明Entropy-Ultra-bee格式结合了Entropy格式和Ultra-bee格式的优点,在整个计算区域都有比较高的分辨率,而且没有出现非物理振荡.     

求解对流扩散方程的一致四阶紧致格式

目前,许多高精度差分格式,由于未成功地构造与其精度匹配的稳定的边界格式,不得不采用低精度的边界格式.本文针对对流扩散方程证明了存在一致四阶紧致格式,它的边界点的计算格式和内点的计算格式的截断误差主项保持一致,给出了具体内点和边界格式;并分析了此半离散格式的渐近稳定性.数值结果表明该格式是四阶精度;在对流占优情况下,本文边界格式的数值结果比四阶精度的显式差分格式的的数值结果的数值振荡小,取得了不错的效果,理论结果得到了数值验证;驱动方腔数值结果显示,本文对N-S方程的离散格式具有很好的可靠性,适合对复杂流体流动的数值模拟和研究.     

带漂移的单侧正规化回火分数阶扩散方程的Crank-Nicolson拟紧格式

基于已有的针对单侧正规化回火分数阶扩散方程的三阶拟紧算法,将该算法的思想应用于带漂移的单侧正规化回火分数阶扩散方程的数值模拟,并结合Crank-Nicolson方法导出数值格式.证明了数值格式的稳定性与收敛性,且数值格式的时间收敛阶和空间收敛阶分别是二阶和三阶.通过数值试验验证了数值格式的有效性和理论结果.     

求解一维定常对流扩散反应方程的混合型紧致差分格式

借助显式紧致格式和隐式紧致格式的思想,基于截断误差余项修正,并结合原方程本身,构造出了一种求解一维定常对流扩散反应方程的高精度混合型紧致差分格式.格式仅用到三个点上的未知函数值及一阶导数值,而一阶导数值利用四阶Pade格式进行计算,格式整体具有四阶精度.数值实验结果验证了格式的精确性和可靠性.     

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.     

对流扩散方程的数值计算

本文研究了对流扩散方程的一种并行格式.利用一组saul'yev型非对称格式进行二次构造,分别得到了一类并行GE格式和GEL、GER格式;进一步推广,得到绝对稳定的交替分组显式AGE格式,并用数值例子检验AGE格式的数值计算效果.     

长短波方程的高阶紧致格式（英文）

在空间方向用高阶紧致格式离散,时间方向分别用CNI格式、Richardson格式和分裂步CNI格式离散,得到了长短波方程的一些数值格式.这些格式在时间方向是二阶收敛的,空间方向是四阶的,而用到的模版与二阶中心差分格式是一样的.数值结果表明,与中心格式相比,新提出的格式较已有格式计算效率更高.同时,从数值结果可以猜测CNI格式和分裂步CNI格式能够保持原问题的一些守恒量.     

具有三阶精度的数值微分紧致格式及其应用

本文从微分代数精度概念出发 ,引入了数值微分的紧致性概念 ,并且构造了在一般意义下的具有三点三阶精度的数值微分格式 ,以及在等距节点这种特殊情况下的计算格式 .最后 ,通过数值实验证实了格式的精度 .     

高分辨率差分格式的数值分析与限制因子的构造

本文利用差分方法余项效应理论,分析比较了一些典型的限制因子.对不同的限制因子,格式的表现明显差异主要是由其数值耗散性、色散性强弱不同所致.在分析比较格式的数值耗散性、色散性之后,本文提出了一种新的限制因子,得到的格式在解的剧烈变化区具有更高的分辨率,在光滑区避免了由于数值色散性较强导致的失真.数值试验表明该格式具有较好的性质.     

解Hamilton-Jacobi方程的MUSCL格式

本文利用单调数值通量和分片线性重构导数的方法构造了一种求HJ方程数值解的有限差分格式:MUSCL格式,并证明该格式具有TVB稳定性.数值实验表明该格式具有二阶精度,能避免产生伪振荡,尤其在类似"角点"的间断处有较好的分辩率.     

求解双曲守恒律方程的三阶修正模板WENO格式北大核心CSCD

为了降低经典的三阶加权本质无振荡(WENO)格式的数值耗散,提出了一种新的三阶WENO格式的修正模板近似方法.改进了经典WENO-JS格式中各候选模板上数值通量的一阶多项式逼近,通过加入二次项使模板逼近达到三阶精度.计算了相应的候选通量,并且通过引入可调函数φ(x),使得新的格式具有ENO性质.最后给出了一系列数值算例,证明了该方法的有效性.     

Klein-Gordon方程初达值问题的一个新的守恒差分格式

本文对非线性Klein－Gordon（NKG）方程的初边值问题提出了一种新的差分格式,它保持了NKG方程初边值问题的能量守恒．证明了该格式的收敛性和稳定性．特别地,由于该格式是完全隐式的,故对求长时解有着重要的作用．数值计算结果表明该方法计算速度快,精度好．     

非线性Pochhammer-Chree方程的多辛格式

提出非线性Pochhammer—Chree方程的多辛形式,进而得到一个等价于中心Preissmann积分的15点多辛格式．数值例子表明：多辛格式具有良好的长时间数值行为。     

二维对流扩散方程满足最大值原理的MMOCAA差分方法

Using FCT idea,the non-oscillation MMOCAA(The modified method of characteristics with adjusted advection) finite difference scheme satisfing the discrete maximum principle for convection-dominated diffusion equation in 2D is constructed.The scheme is free from oscillation,with which the problem is solved by the MMOCAA difference method based on 2-order Lag-range interpolation proposed by Jim.Douglas, Jr.(Numer.Math.,1999,83:353-369.). The error analysis of the new scheme and numerical example are given in the paper.The numerical example shows that the scheme has smaller numerical viscosity than the MMOCAA difference method based on bilineax Lagrange interpolation.     

[3, 3] Padé approximation method for solving space fractional Fokker–Planck equations

The fractional Fokker–Planck equation has been used in various areas of engineering and physics. In this paper, we proposed a novel numerical scheme for solving the space fractional Fokker–Planck equation with the help of the [3, 3] Padé approximation. It is proved that the numerical method is unconditionally stable in view of the matrix analysis method. Finally, a numerical example is proposed to prove the effectiveness of the numerical scheme.     

Spectral problems with mixed Dirichlet–Neumann boundary conditions: Isospectrality and beyond

In this study, an implicit semi-discrete higher order compact (HOC) scheme, with an averaged time discretization, has been presented for the numerical solution of unsteady two-dimensional (2D) Schrödinger equation. The scheme is second order accurate in time and fourth order accurate in space. The results of numerical experiments are presented, and are compared with analytical solutions and well established numerical results of some other finite difference schemes. In all cases, the present scheme produces highly accurate results with much better computational efficiency.     

A modified Crank-Nicolson scheme with incremental unknowns for convection dominated diffusion equations

A modified Crank-Nicolson scheme based on one-sided difference approximations is proposed for solving time-dependent convection dominated diffusion equations in two-dimensional space. The modified scheme is consistent and unconditionally stable. A priori L² error estimate for the fully discrete modified scheme is derived. With the use of the incremental unknowns preconditioner at each time step, a comparison among several classical numerical schemes has been made and numerical results confirm stability and efficiency of the modified Crank-Nicolson scheme.     

常系数扩散方程的三层九点差分格式的稳定性（英文）

In this paper,we study a numerical solution of diffusion equation.We propose a three level-nine-point implicit difference scheme and prove the difference scheme is compatible with diffusion equation,second order convergent,unconditionally stable.A numerical experiments show,the difference scheme works well inside domain,but not near the discontinuous initial-boundary points,there are still has a vibration even though it was proved unconditionally stable theoretically.We take an action to solve the disturbance,give an Algorithm,Algorithm says,we must do some primal work at the discontinuous-initial-boundary points,then starting numerical solution according the three level-nine-point implicit difference scheme we proposed in this paper.The numerical example is done once again,and there is no disturbance or vibration,our Algorithm performed well all in domain and on the boundary points with small error and good accuracy,so the Algorithm we recommended is feasible and effective.