求解对流扩散方程的低耗散中心迎风格式

以四阶CWENO重构为基础,通过将对流项采用低耗散中心迎风格式离散,扩散项采用四阶中心差分格式离散,对得到的半离散格式采用四阶龙格库塔方法在时间方向上推进,得到一种求解对流扩散方程的高阶有限差分格式.数值结果验证了该格式的四阶精度和基本无振荡特性.     

基于无振荡中心格式求解非均匀道路上的多车种LWR交通流模型

将无振荡中心格式推广于多车种LWR交通流模型,给出了一种求解非均匀道路上模型的高分辨率数值方法.为保证格式无振荡,采用非线性限制器近似离散斜率.通量的离散微分可以按分量来近似,使得雅可比矩阵的计算都可以避免.方法具有形式简单、计算量小的优点.应用该方法对信号灯控制等问题进行数值模拟,验证了方法的稳定性和有效性.     

一种求解带底部浅水波方程组的平衡保正的MUSCL-Hancock中心迎风格式

本文改进了基于MUSCL方法求解一维浅水波方程组的中心迎风格式.利用MUSCL-Hancock方法在每个时间步的中间时刻求解Riemann问题,并分别在tn时刻和tn+1/2时刻对自由面的斜率进行了修正,得到了MUSCL-Hancock中心迎风格式.在合理的CFL条件下,我们证明了该格式的平衡性与保正性.数值结果表明,...     

以中心- 迎风数值格式研究具有外力项的p 系统

本文以半离散中心- 迎风数值格式研究具有外力项的p 系统. 中心型数值格式用来处理双曲型守恒律或系统的优势是快速且简单, 因为不需要使用近似Riemann 解, 也不需要做特征分解. 我们的数值模拟验证了理论研究结果: 具有外力项的p 系统的解的收敛及爆破行为, 同时也指出一些尚待理论研究的问题.     

一种新的求解双曲型守恒律的三阶中心差分格式

本文提出了一种求解双曲型守恒律新的三阶中心差分格式，主要是引入了一种推广的三阶重构，并证明了这种重构在网格边界无振荡．所提的格式保持了中心差分格式简单的优点，不需用Riemann解算器，避免了进行特征解耦．数值试验结果表明本文格式是高精度、高分辨率的。     

自适应迎风格式求解奇异摄动两点边值问题的高精度算法(二)

0引言 考虑与文[1]相同的奇异摄动两点边值问题的数值解法: Tu(x):=-εu″(x)-p(x)u′(x)=f(x),x∈(0,1); (1) u(0)=0,u(1)=1. (2) 其中ε是一个常数,0<ε≤1,f∈C2[0,1].假定P∈C3[0,1]且存在常数β和-β使得0<β≤p(x)≤-β,|p′(x)|≤-β,(V)x∈[0,1] (3) 成立.     

低维宏观交通流模型的稳定性和分岔分析

交通流模型的分岔点对应临界的交通状态,对研究交通流的稳定性具有重要的理论意义.为了分析宏观交通流模型的分岔特征,通过对低维宏观交通流模型的求解得到两个平衡点,并讨论了其稳定性,发现该模型存在一个跨临界分岔点.数值仿真验证了结论的正确性,并且在一定条件下,通过改变响应时间会影响到最终的平衡状态.     

交通流模型基于特征投影分解技术的外推降维有限差分格式

利用特征正交分解(proper orthogonal decomposition,简记为POD)技术研究交通流的Aw-Rascle-Zhang(ARZ)模型. 建立一种基于 POD方法维数较低的外推降维有限差分格式, 并用数值例子检验数值计算结果与理论结果相吻合, 进一步表明基于POD方法的外推降维有限差分格式对于求解交通流方程数值解是可行和有效的.     

守恒高阶各向异性交通流模型基于POD方法的降阶外推差分格式

利用Godunov流方法和特征投影分解方法,对守恒高阶各向异性交通流模型建立一种自由度很少、精度足够高的降阶外推差分算法, 并给出这种降阶外推差分算法近似解的误差估计和算法实现.最后,用数值例子说明数值结果与理论结果相吻合,并阐明这种降阶外推差分算法的优越性.     

基于Mori-Zwanzig格式和偏最小二乘的非线性模型降阶

本征正交分解及Galerkin投影是解决复杂非线性系统模型降阶问题常用的方法.然而,该方法在构造降阶系统过程中只截取基函数的部分模态,这通常会使得降阶系统不准确.针对该问题,提出了对降阶系统误差进行快速校正的方法.首先应用Mori-Zwanzig格式对降阶系统的误差进行分析,理论上得到误差模型的形式和有效预测变量.再通过偏最小二乘方法构造预测变量和系统误差的多元回归模型,建立误差预测模型.将所构造的误差预测模型直接嵌入到原降阶系统,得到新的降阶系统在形式上等价于对原模型的右端采用Petrov-Galerkin投影.最后给出了新的降阶系统的误差估计.数值结果进一步说明了所提方法能有效地提高降阶系统的稳定性和准确性,且具有较高计算效率.     

用于高速可压缩流体分析的带多维耗散格式的自适应Delaunay三角剖分

利用自适应Delaunay三角剖分并结合胞格中心迎风算法,分析非粘滞高速可压缩流体问题.推导了多维耗散格式,并采用非结构化三角网格的迎风算法,改善了激波的计算结果.解精度评价中引入误差估计,在网格重划分算法中,解梯度变化大的区域生成小单元格,解梯度变化小的区域使用大单元格.该格式能进一步推广到高阶时空的解精度分析中.通过稳态和不稳态的高速可压缩流体超音速激波和激波传播特性的分析,可以评估该算法的效率.     

多等级交通流LWR模型中的非线性波描述与WENO数值逼近

证明了交通流多等级LWR(Lighthill-Whitham-Richards)模型的双曲性质,并根据交通流的特征给出关于其非线性波的描述,主要包括车流通过激波和稀疏波时密度和速度的单调性变化．由于方程组没有显式的特征分解,所以引入具有高分辨和高精度的WENO(weighted essentially non~oscillatory)格式作数值模拟,得到与理论描述完全一致的数值结果．     

多孔介质中两相不可压缩不易混溶渗流问题的特征配置法

多孔介质中两相不可压缩不易混溶渗流问题是非线性偏微分方程的耦合系统,其中压力方程是椭圆的用配置法逼近,而饱和度方程是对流占优的抛物方程,用特征配置法来逼近,并且证明了数值解的存在唯一性,最后得到了最优的误差估计.     

半离散Jacobi-球面调和谱格式用于流体低马赫数流动

本文提出了一种用于解决流体在球内以低马赫数流动问题的半离散Jacobi-球面调和谱格式,并证明了它的稳定性和收敛性.所用技巧也可应用于球形区域上其它非线性问题.     

二相流计算的一种差分算法

考虑两相流的力学行为,忽略相间的耗散作用,建立了Euler型的基本控制方程．状态方程采用刚性状态方程．基于Abgrall提出的准则,在流动区域内,对可压两相流提出了一个精度较高的Euler型数值方法,数值格式是Godunov型格式,对守恒型和非守恒型方程采用HLLC型和Lax-Friedrichs型近似Riemann解算器,引入了速度驰豫和压强驰豫过程来代替两相间的相互作用．在一维情形下给出数值算例,并且和Saurel的算例进行了比较,结果表明该算法不但精确而且稳定,且在间断处没有数值振荡．     

Optimal Control for Traffic Flow Networks

We consider traffic flow models for road networks where the flow is controlled at the nodes of the network. For the analytical and numerical optimization of the control, the knowledge of the gradient of the objective functional is useful. The adjoint calculus introduced below determines the gradient in two ways. We derive the adjoint equations for the continuous traffic flow network model and derive also the adjoint equations for a discretized model. Numerical examples for the solution of problems of optimal control for traffic flow networks are presented.This author was supported by Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG), Grant KL 1105/5.     

一个关于流动能量耗散率的minimax变分原理

流动耗散率是湍流理论的核心概念之一．Doering-Constantin变分原理刻画了流动耗散率的上确界(最大值)．在该文的研究中,首先基于优化理论的视角,Doering-Constantin的变分原理被改写为一个不可压缩剪切流耗散率的minimax型的变分原理．其次,博弈论中的Kakutani minimax定理给出该变分原理中minimizing和maximizing计算过程可交换的一个充分条件．这个结果不仅从一个新的角度揭示了谱约束的内涵,也为Doering-Constantin变分原理和Howard-Busse统计理论的等价性从博弈论的角度提供了理论基础．     

两相渗流驱动问题的体积有限元数值计算和分析

本文在一般的三角形剖分上对两相渗流驱动提出了全离散体积有限元 ,并分析了带有弥散项时格式的收敛性 ,得到H1 模的最优估计 .