稀薄流到连续流的气体运动论模型方程算法研究

通过引入碰撞松弛参数和当地平衡态分布函数对BGK模型方程进行修正，确定含流态控制参数可描述不同流域气体流动特性的气体分子速度分布函数的简化控制方程。发展和应用离散速度坐标法于气体分子速度空间，利用一套在物理空间和时间上连续而速度空间离散的分布函数来代替原分布函数对速度空间的连续依赖性。基于非定常时间分裂数值计算方法和无波动、无自由参数的NND耗散差分格式，建立直接求解气体分子速度分布函数的气体运动论有限差分数值方法。推广应用改进的Gauss-Hermite无穷积分法和华罗庚－王元提出的以单和逼近重积分的黄金分割数论积分方法等，对离散速度空间进行宏观取矩获取物理空间各点的气体流动参数，由此发展一套从稀薄流到连续流各流域统一的气体运动论数值算法。通过对不同Knudsen数下一维激波管问题、二维圆柱绕流和三维球体绕流的初步数值实验表明文中发展的数值算法是可行的。     

基于基元反应模型的H2-O2-N2爆轰数值模拟

 采用12组分、23个化学反应的基元化学反应模型,用5阶加权本质无震荡格式（WENO）、3阶TVD Runge-Kutta格式,对H₂-O₂-N₂混合气体胞格爆轰进行了数值模拟。研究了一维ZND爆轰、自维持爆轰的详细结构以及三波点附近的流动结构。计算结果表明：由横波的压力可以显著促进二维爆轰波波阵面的形成;横波的运动生成三波点,三波点造成了爆轰的自维持传播。     

带三次非线性项的四阶Schr(o)dinger方程的分裂多辛算法

对一类带三次非线性项的四阶Schr(o)dinger方程提出分裂多辛格式.其基本思想是将多辛算法和分裂方法相结合,既具有多辛格式固有的保多辛几何结构的特性,又发挥了分裂方法在计算上灵活高效的特点.数值实验结果表明,分裂多辛格式比其它传统的多辛格式更节约计算时间和计算机的内存,从而更加优越.     

Klein-Gordon-Schrdinger方程的辛Fourier拟谱格式(英文)

主要讨论Klein-Gordon-Schrdinger方程的Fourier拟谱辛格式,包括中点公式和Strmer/Verlet格式.首先构造一个哈密尔顿方程,针对此哈密尔顿方程,在空间方向用Fourier拟谱离散得到一个有限维的哈密尔顿系统,对此有限维系统在时间方向用Strmer/Verlet方法离散得到KGS方程的完全显式的辛格式.中点格式虽然是隐式的但效率也很高,且具有质量守恒律.数值实验表明,辛格式能够在长时间内很好地模拟各类孤立波.     

对流占优的Sobolev方程的投影稳定化有限元方法

对于对流占优的Sobolev方程,提出了一种新的投影稳定化有限元方法,建立了半离散和全离散的投影稳定化格式,给出了解的稳定性和收敛性分析.该方法能够有效克服对流占优,与内罚方法相比,投影格式更简单,计算量更小,且得到的C—N格式是无条件稳定的,时间精度达到了二阶.最后,通过实验证明,数值结果与理论结果完全一致.     

OPTIMAL POINT-WISE ERROR ESTIMATE OF A COMPACT FINITE DIFFERENCE SCHEME FOR THE COUPLED NONLINEAR SCHRODINGER EQUATIONS

In this paper, we analyze a compact finite difference scheme for computing a coupled nonlinear SchrSdinger equation. The proposed scheme not only conserves the totM mass and energy in the discrete level but also is decoupled and linearized in practical computa- tion. Due to the difficulty caused by compact difference on the nonlinear term, it is very hard to obtain the optimal error estimate without any restriction on the grid ratio. In order to overcome the difficulty, we transform the compact difference scheme into a special and equivalent vector form, then use the energy method and some important lemmas to obtain the optimal convergent rate, without any restriction on the grid ratio, at the order of O（h4 ＋r2） in the discrete L∞ -norm with time step - and mesh size h. Finally, numerical results are reported to test our theoretical results of the proposed scheme.     

COMPACT DIFFERENCE SCHEMES FOR THE DIFFUSION AND SCHRODINGER EQUATIONS. APPROXIMATION,STABILITY, CONVERGENCE,EFFECTIVENESS, MONOTONY

Various compact difference schemes （both old and new, explicit and implicit, one-level and two-level）, which approximate the diffusion equation and SchrSdinger equation with periodical boundary conditions are constructed by means of the general approach. The results of numerical experiments for various initial data and right hand side are presented. We evaluate the real order of their convergence, as well as their stability, effectiveness, and various kinds of monotony. The optimal Courant number depends on the number of grid knots and on the smoothness of solutions. The competition of various schemes should be organized for the fixed number of arithmetic operations, which are necessary for numerical integration of a given Cauchy problem. This approach to the construction of compact schemes can be developed for numerical solution of various problems of mathematical physics.     

Hilbert空间中非扩张余弦族的显式、隐式和黏性迭代

研究了Hilbert空间中一些逼近单参数非扩张余弦族公共不动点的迭代格式.借助余弦族理论,在较弱的条件下分别对显式、隐式和黏性的迭代过程建立了一系列的收敛定理.结果表明上述三种迭代过程适用于非扩张余弦族;并且隐式和黏性迭代格式在收敛性上优越于显式迭代格式.     

非定常不可压缩Navier-Stokes方程的旋度形式压力校正格式分析

将求解不可压缩流动的旋度形式压力校正格式从Stokes方程延拓到非定常不可压缩Navier-Stokes方程.在第一步需要求解一个线性的对流-扩散方程,在第二步求解一个Stokes问题.首先给出格式的稳定性分析,然后采用P_2—P_1元分别使用标准形式的压力校正格式和旋度形式的压力校正格式进行了数值模拟,模拟结果表明,对于速度的L~2,H~1误差,两种格式几乎一样,对于压力的L~2误差,旋度形式的压力校正格式略有改进.     

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.