解二维扩散方程的高精度多重网格方法

本文提出了数值求解二维扩散方程的一种高精度加权平均隐式差分格式,理论分析结果表明其为无条件稳定的。为了克服传统迭代法在求解隐格式方面的困难,采用了多重网格算法,大大加快了迭代收敛速度,提高了求解效率。数值模拟了二维方腔内溶质的浓度扩散问题,数值实验结果验证了方法的精确性和可靠性。     

求解Burgers方程的一种交替分段隐式算法

首先提出一个新的求解Burgers方程的差分格式,然后在此差分格式的基础上构造了便于并行计算的交替分段隐格式,并作了线性化稳定性分析.数值结果表明,本方法具有较高的精度,尤适于扩散项系数较小时的计算,且有效避免了数值结果的非物理振荡.     

求解隐式差分方程的并行算法

本文研究了求解隐式差分方程的并行算法,其基本想法是把差分方程组化为若干个子方程组来求解,文中给出了直接法和迭代法,证明了迭代法的收敛性。为了说明分段隐式迭代方法的有效性,文中针对扩散方程的具体例子给出了数值试验计算结果。     

求解扩散方程的一类交替分组四点方法

给出了一种交替分组四点格式,该方法绝对稳定,具有并行本性,便于在并行计算机上直接使用.并进行了数值试验.     

解二维对流扩散方程的块ADI方法

构造了解二维对流扩散方程的块交替方向隐式(ADI)方法。块ADI方法绝对稳定,并且具有计算和通讯的局部化特点,适合在分布存储的大规模并行计算系统上应用。文中给出了工作站机群系统上并行计算的数值例子     

一种求解可压缩Navier-Stokes方程的隐式迭代时间推进方法

针对有壁面边界的可压缩流动问题,提出与基于非等距网格的高精度紧致型差分格式相结合的简化隐式迭代时间推进法,建立求解可压缩Navier-Stokes方程的直接数值模拟方法,提高了计算效率.应用该方法,直接数值模拟两种有壁面边界的二维可压缩流动问题,即可压缩平板边界层流动和可压缩槽道流动.     

一种新时域交替隐式差分算法在散射问题中的应用

提出一种新时域交替隐式有限差分(ADI-FDTD)算法格式. 传统ADI-FDTD算法的 场量步进方程涉及周围若干网格的较多场量，导致两个区域的步进方程处理较困难：一个是 邻近完全匹配层(PML)和散射场交界区，另一个是邻近连接边界区. 特别是后者，考虑入射 波影响需对场量所在区域判断，根据不同情况对原有方程进行修正，一维和二维散射问题 相对简单，可三维问题修正式有数十种之多而几乎无法完成. 本方法基于分裂场形式的ADI- FDTD技术，使得散射场区和PML吸收层区的表达形式完全一致，从而忽略两者差别.另 关键词： 时域交替隐式有限差分算法 电磁散射     

基于交替隐式有限差分法的快速早期乳腺癌时域微波断层成像

采用时域微波断层成像技术进行早期乳腺癌检测能够准确地获得乳房的电参数分布,具有明确的物理解释和医学诊断价值.临床应用讲究即时性,为了提高检测的速度,本文将交替隐式有限差分法应用到乳腺癌检测中,基于正反演时间步进成像算法进行成像分析,结果显示在保证精度的前提下,采用交替隐式有限差分法的成像时间可缩短为传统时域有限差分法的23%,提高了微波断层成像技术的临床可应用性.     

扩散方程的有限方向差分方法

研究二维散乱点集上数值求解非线性扩散方程的有限方向差分方法。利用五个邻点信息构造具有最小模板的离散格式,并且离散系数具有显式表达式。另外,利用五点公式获得了间断问题物质界面的离散格式,该格式对界面流的计算具有近似二阶精度。不同计算区域及不同类型的离散点集上的计算结果验证了方法的有效性。     

二维半线性扩散反应方程的高精度全隐格式及其多重网格方法

针对二维非定常半线性扩散反应方程，空间导数项采用四阶紧致差分公式离散，时间导数项采用四阶向后Euler公式进行离散，提出一种无条件稳定的高精度五层全隐格式.格式截断误差为O（τ⁴+τ²h²+h⁴），即时间和空间均具有四阶精度.对于第一、二、三时间层采用Crank-Nicolson方法进行离散，并采用Richardson外推公式将启动层时间精度外推到四阶.建立适用于该格式的多重网格方法，加快在每个时间层上迭代求解代数方程组的收敛速度，提高计算效率.最后通过数值实验验证格式的精确性和稳定性以及多重网格方法的高效性.     

非均匀生物组织中光子迁移的数值方法

导出了一种研究光子在非均匀生物组织中迁移规律的数值方法，并验证该方法的精确性，进一步研究了非均匀生物组织中扩散系数对反射和透射光通量的影响，结果表明扩散系数的非均匀性对光反射和透射的影响不可忽略。     

求解对流扩散方程的紧致修正方法

提出了求解对流扩散方程的紧致修正方法,该方法是在低阶离散格式的源项中,引入紧致修正项,从而构造高阶紧致修正格式,并进行求解.采用紧致修正方法对典型的对流扩散方程进行计算.结果表明,紧致修正方法虽然与二阶经典差分方法建立在相同的结点数上,但紧致修正方法的精度与紧致方法的精度相同,均具有四阶精度.所以紧致修正方法可以在少网...     

Alternating Direction Implicit Orthogonal Spline Collocation on Non-Rectangular Regions

The alternating direction implicit (ADI) method is a highly efficient technique for solving multi-dimensional time dependent initial-boundary value problems on rectangles. When the ADI technique is coupled with orthogonal spline collocation (OSC) for discretization in space, we not only obtain the global solution efficiently, but the discretization error with respect to space variables can be of an arbitrarily high order. In [2], we used a Crank Nicolson ADI OSC method for solving general nonlinear parabolic problems with Robin's boundary conditions on rectangular polygons and demonstrated numerically the accuracy in various norms. A natural question that arises is: Does this method have an extension to non-rectangular regions? In this paper, we present a simple idea of how the ADI OSC technique can be extended to some such regions. Our approach depends on the transfer of Dirichlet boundary conditions in the solution of a two-point boundary value problem (TPBVP). We illustrate our idea for the solution of the heat equation on the unit disc using piecewise Hermite cubics.     

结构三角网上抛物方程的有限差分三层交替方法

讨论了在一类结构三角网上数值求解二维热传导方程的两类有限差分三层交替方法:带状交替(ABd:Alternating Band)方法和带状交替显-隐式(ABdE-I:Alternating Band Explicit-Implicit)方法.这两类方法不仅具有明显的并行性和良好的计算精度,而且理论分析表明它们都绝对稳定.     

三维非匹配网格上的扩散方程数值求解

将子网格剖分的支撑算子方法,拓展应用于三维非匹配网格上的扩散方程求解.算例表明该方法在正交非匹配网格上能够精确获得线性解;在一般非匹配网格上可以达到二阶精度;在求解曲面网格和节点不共面网格时,精度比平面近似的方法要高,也可以达到2阶精度,同时也适合求解含有物质界面的混合介质网格.     

带扩散项色散方程的交替分组差分方法

给出了逼近带扩散项色散方程的非对称差分格式,并用这些差分公式构造了求解色散方程的交替分段差分算法,算法是无条件稳定的,能直接在并行机上使用,并给出了模型问题的试验结果.     

隐式格式求解拟压缩性非定常不可压Navier-Stokes方程

采用Rogers发展的双时间步拟压缩方法,数值求解不可压非定常问题.数值通量分别采用三阶精度Roe格式和二阶精度Harten-Yee的TVD格式离散.为了加快收敛,提高求解效率,试验了几种隐式格式(ADI-LU,LGS,LU-SGS).针对经典的低雷诺数(Re=200)圆柱绕流问题,比较了不同隐式方法的计算结果和求解效率,以及两种数值离散格式计算结果的异同.最后采用Roe格式数值求解了两种典型的低速非定常流动问题:绕转动圆柱(ω=1)低雷诺数流动;NACA0015翼型等速拉起数值模拟.     

由扩散张量导出的各向异性扩散模型的隐式数值模拟

研究了由扩散张量导出的各向异性扩散的图像处理模型,并构造了隐式差分格式,形成了有13条对角线的大型稀疏矩阵.利用代数多重网格法求解了这个线性代数方程组.并进行了数值试验.