抛物方程的一种广义差分法(有限体积法)

广义差分法自1982年被提出,至今已获得很大发展（见[1]或[10],这种方法在国际上被称为有限体积（元）法（见[8],[9]）,它的主要优点是保持物理量的局部守恒性.文[3],[5]分别将三角形网格上的椭圆型方程的广义差分法（有限体积法）（见[2],[4]）推广到抛物型方程.我们知道三角形网格与四边形网格是两种基本的分割空间区域的方法,实践上使用哪一种网格,要根据空间区域的几何形状而定.文[7],[6]讨论了一般四边形网上椭圆型方程的广义差分法.本文以抛物方程为模型,取试探函数空间为一般四边形剖分上的等参双线性元,检验函数空间为对偶剖分上的分片常数,导出了一种新的有效的广义差分算法（有限体积算法）,证明了半离散与全离散格式的最佳H1误差估计.遇到的主要困难是双线性形式a（uh,Πh＊uh）     

发展方程长时间计算的稳定性与收敛性

本文是[5]的继续,作者在[5]中从稳定性与收敛性之间的关系入手,研究了半线性发展方程数值法的长时间误差估计,那里要求离散化方程当tn=nτ充分大后在某种较严格的意义下稳定,这限制了它的应用范围,本文引进γ-相容的概念,证明由γ－相容和较弱意义下的稳定性可以推出 收敛性,特别对齐次线性和初值问题的差分格式得到了无穷时域上的Lax等价定理,本文2引进γ－相容的概念,并就齐次线性初值问题的差分格式,给出Lax等价定理对无穷时域的推广,3讨论非线性初值问题的数值逼近,对全离散逼近,我们给出两类由长时间稳定（严格稳定）＋γ－相容（相容）无穷时域上收敛性的定量,由于γ－相容性对偏微分方程（同时含有时间和人间变量）通常比对常微分方程组（只含有时间变量）更难检验,为此,我们特别针对常微分方程组数值解给出第三个收敛性定理,我们知道偏微分方程（组）半离散化就是常微分方程组,若能证明半离散解的长时间收敛性,我们就可以利用这一定理证明全离散解的长时间收敛性了,最后在3,作为应用我们指出,可以利用本文方法证明[2]和[4]的结果。并改进[1]的结果。γ     

关于广义Newton法的收敛性问题

本文在较弱的条件下,证明了Ｂ－可微方程组的广义Ｎｅｗｔｏｎ法的局部超线性收敛性,为该算法直接应用于非线性规划问题、变分不等问题以及非线性互补问题等提供了理论依据。最后,本文给出了广义Ｎｅｗｔｏｎ法付之实践的具体策略。数值结果表明,算法是行之有效的。     

SUPERCONVERGENCE OF GENERALIZED DIFFERENCE METHOD FOR ELLIPTIC BOUNDARY VALUE PROBLEM

Some superconvergence results of generalized difference solution for elliptic boundary value problem are given. It is shown that optimal points of the stresses for generalized difference method are the same as that for finite element method.     

ON THE RATE OF CONVERGENCE OF SOLUTIONS FOR A CLASS OF DIFFERENCE EQUATIONS

1IntroductionConsiderthefollowingdifferenceequationwhereGfRxR-Riscontinuous,p:Z -R ,k;Z -Z ,p(n)5M,k(n)5k,MER ,kEZ ;ZandZ denotethesetsofintegersandnonnegativeintegers,respective1y.Forintegersaand5,a>6,wedefineZ(a,5)={a,a l,'',6},Z(a)={a,a l,'.}.Weassumethat(i)G(x,.)ismonotonenon-decreasing,(ii)G(.,y)ismonotonenon-increasing;(iii)G(x,x)=o,G(x,y)5oforx>yandG(x,y)2oforx相似文献   

Navier—Stokes方程区域分解法的收敛性

０引言区域分解方法是近年来迅速发展的偏微分方程数值方法．区域分解方法及其收敛性的研究大多是在线性偏微分方程下得到的,对于非线性问题,经典的技巧在收敛性证明时遇到了困难．流体计算是一个较为复杂的非线性问题,数值模拟过程中因节点多．网格复杂,所以计算量很大．由于区域分解方法不但可以缩小求解规模,进行并行计算,而且可以在不同区域选取不同离散方法和模型,因此对Ｎ－Ｓ方程区域分解方法的研究会有较高的实用价值,也可以对其它非线性问题数值方法研究提供新的途径．本文首先给出了Ｎ－Ｓ方程的最优控制方法以及一些重要…     

反应扩散方程的紧交替方向差分格式

本文研究二维常系数反应扩散方程的紧交替方向隐式差分格式．首先综合应用降阶法和降维法导出了紧差分格式,并给出了差分格式截断误差的表达式．其次引进过渡层变量,给出了紧交替方向隐式差分格式算法．接着用能量分析方法给出了紧交替方向隐式差分格式的解在离散H^1范数下的先验估计式,证明了差分格式的可解性、稳定性和收敛性,在离散H^1范数下收敛阶为O(r^2 H^4)．然后将Rechardson外推法应用于紧交替方向隐式差分格式,外推一次得到具有O(r^4 H^6)阶精度的近似解．最后给出了数值例子,数值结果和理论结果是吻合的．     

一类三维抛物型方程有限差分逼近的长时间性态

1引言 抛物型方程是一类十分重要的方程,它出现在很多数学物理问题中,对这类方程的研究已有大量工作,如[10-12]等.随着无穷维动力系统研究的深入,人们越来越关心系统的长时间性态,而追踪系统长时间性态很大程度上依赖数值计算.     

不可压Navier-Stokes方程迎风格式及后验误差估计

1引言不可压Navier-Stokes方程作为流体力学的基本方程,其数值计算一直是科学与工程计算关心的问题．本文考虑定常问题: -ε△u (u·▽)u ▽p = f x∈Ω,▽·u=0 x∈Ω, (1) u =0 x∈(?)Ω．这里ε=1／Re是Reynolds数的倒数,u=(u1,u2,…,ud)为待求流速场,p是待求压力场,f=(f1,f2,…,fd)是给定的体力．Ωv(?) Rd(d=2,3)是有界区域,且具有分片Lipschitz连续边界(?)Ω．     

二维变系数反应扩散方程的紧交替方向差分格式

1 引言 在研究热传导过程、气体扩散现象和电磁场的传播等问题时,常常遇到抛物型偏微分方程。用有限差分方法研究这类问题的数值解法目前已经有了许多工作。对于二维、三维抛物方程的数值求解比较理想的方法是交替方向法。     

对称正则长波方程的守恒差分算法

1引言SRLW方程(?)~3u/(?)x~2(?)t-(?)u/(?)t=(?)p/(?)x u((?)u/(?)x),(1.1) (?)p/(?)t (?)u/(?)x=0(1.2)是正则长波(RLW)方程的一种对称叙述,用于描述弱非线形作用下空间电荷的等离子声     

对流扩散方程的经济差分格式

１．引言 对流扩散方程是一类基本的运动方程,它可描述质量、热量的输运过程以及反应扩散过程等众多物理现象．寻找稳定、快速实用的数值方法,有着重要的理论和实际意义．标准的差分方法或有限元方法对它常常失效,根本原因在于“对流项”的存在．［１］提出了解对流扩散方程的特征线修正技术,这一方法考虑沿着特征线（流动方向）的离散,利用了对流扩散问题的物理力学性质,可以有效地克服数值振荡,保证数值解的稳定,尤其对“对流占优”的问题,这一方法有突出的优越性．这方面已有大量的理论和应用研究成果［２,３,７］．对大规模…     

椭圆型问题一类广义差分法的L~2模误差估计

1.引 言 广义差分法作为处理偏微分方程的离散技术,能够保持质量,动量,能量等物理量的守恒.广义差分法（有些文献称为box method[3];finite volume element method[4],[5],[6]）利用在对偶剖分体积单元积分原始方程,并将近似解限制于某一有限元空间而得到离散方程.因此,它在局部区域保持了原始方程的物理守恒性和其他重要特性.从而被广泛地应用于数值求解数学物理方程,特别是计算流体力学和热传导问题[11]. 对广义差分法的研究已有许多文献,专著[10]有详细的介绍.早期的工作主要考虑标准的重心对偶剖分.近年来Cai et,al[4],[5],[6],在某些假定下对较一般的对偶剖分给出了能量模误差估计,Huang and Xi[9]去掉了文献[6]中的这些限制.Chou,Li[8]和Li,     

椭圆型奇异摄动问题差分格式的一致收敛性分析

本文研究了一类椭圆型奇异摄动问题.利用Bakhvalov-Shishkin网格上的差分方法,获得了数值解一致一阶收敛于真解的结果.     

一类与BB型对偶剖分相关的广义差分格式的L2模误差估计

广义差分法的研究涉及到对求解区域做某种剖分及相应的对偶剖分,对区域做三角形剖分时,最常用的对偶剖分是所谓的外心对偶剖分和重心对偶剖分[4][2],在计算流体中,还经常用到另一种对偶剖分即重心相联对偶剖分(BB型对偶剖分)[6]。[6]对一类椭圆     

CONVERGENCE OF CHORIN-MARSDEN FORMULA FOR THE NAVIER-STOKES EQUATIONS ON CONVEX DOMAINS

1.IntroductionDifferentkindsoffractionalstepmethodshavebeenappliedtosolvetheinitialboundaryvalueproblemsoftheNavier--Stokesequationsforviscousincompressibleflow.Thevortexmethoddevelopedin[5]byChorinisaschemewiththreeintermediatestepswheretheeffectsofconvectionandviscosityareseparated,andvortexsheetsarecreatedalongtheboundary.Asetofvortexblobsisintroducedtoapproximatethevorticityfield.Thesevortexblobsmovealongtheparticletrajectoriesintheconvectionstep,andtheymoverandomlyinthediffusionstep.The…     

THE UPWIND FINITE DIFFERENCE METHOD FOR MOVING BOUNDARY VALUE PROBLEM OF COUPLED SYSTEM

Coupled system of multilayer dynamics of fluids in porous media is to describe the history of oil-gas transport and accumulation in basin evolution.It is of great value in rational evaluation of prospecting and exploiting oil-gas resources.The mathematical model can be described as a coupled system of nonlinear partial differential equations with moving boundary values.The upwind finite difference schemes applicable to parallel arithmetic are put forward and two-dimensional and three-dimensional schemes are used to form a complete set.Some techniques,such as change of variables,calculus of variations, multiplicative commutation rule of difference operators,decomposition of high order difference operators and prior estimates,are adopted.The estimates in l~2 norm are derived to determine the error in the approximate solution.This method was already applied to the numerical simulation of migration-accumulation of oil resources.     

一维线性Sobolev方程广义差分法

1引言Sobolev方程在流体穿过裂缝岩石的渗透理论,土壤中湿气迁移问题,不同介质中的热传导等许多数学物理问题中有着广泛的应用．Sobolev方程解的存在唯一性以及标准有限元和混合有限元已得到,但因为广义差分法是近几十年发展起来的一种计算方法,而且建立误差估计非常困难,所以有关广义差分法的理论并不完善．关于广义差分法的W~1,p和L~P模估计可参考文献[12]．本文将给出一维线性Sobolev方程的广义差分格式,通过     

一类超线性收敛的广义拟Newton算法

１引言考虑无约束最优化问题其中目标函数ｆ（ｘ）二阶连续可微,记ｆｋ＝ｆ（ｘ）,当充分小时,有如下近似关系：它们对二次函数皆严格成立．考虑选代其中Ｂ（Ｇ的近似）已知,为某种线搜索确定的步长．对Ｂ修正产生Ｂ,即Ｕ为待定ｎ阶矩阵．若要求Ｂ＋满足关系即Ｂ满足拟Ｎｅｗｔｏｎ方程,由它可导出许多著名的拟Ｎｅｗｔｏｎ算法［１－［４］）．若要求Ｂ满足关系则可导出伪Ｎｅｗｔｏｎ－δ族校正公式,它不再是Ｈｕａｎｇ族成员［６］．从信息资源的利用看,（１．６）仅利用了与信息,（１．７）仅利用了与信息．一般而言,较多的信…     

广义sine-Gordon方程高精度隐式紧致差分方法

本文研究一类二维非线性的广义sine-Gordon(简称SG)方程的有限差分格式.首先构造三层时间的紧致交替方向隐式差分格式,并用能量分析法证明格式具有二阶时间精度和四阶空间精度.然后应用改进的Richardson外推算法将时间精度提高到四阶.最后,数值算例证实改进后的算法在空间和时间上均达到四阶精度.