对流扩散方程迎风有限元的自适应方法

本文对二维发展型对流扩散方程的迎风有限元格式给出了显式后验误差估计,证明了真实误差被后验误差估计器上下界定;并通过误差估计器建立了相应的自适应算法,数值例子表明了方法的有效性.     

对流扩散方程的一类迎风格式

这里Ω为R~2中的有界区域,?Ω为其边界;a为正常数,c(x,y)和b(x,y)=(b_1(x,y),b_2(x,y))τ分别是?上的光滑函数和向量函数,且0相似文献   

对流扩散方程的迎风广义差分格式

一、引言 考虑对流扩散方程的稳态问题 ?这里Ω为R~2上的有界凸域,Ω为其光滑围道;a为常数,c(x)为上的光滑函数,b(x)=(b_1(x),b_2(x))为上的光滑向量函数,并且满足 |b(x)|>>a>0,c(x)≥0,c(x)-divb(x)≥0,x∈.一般情况下,方程(1)的解u(x)在一窄层内迅速变化,用通常的差分法或有限元法计算,将产生严重的振荡失真现象.本文基于广义差分法构造了一类新的迎风格式,它具     

对流扩散方程的四阶紧凑迎风差分格式

§1.引言 流动和传热传质的基本方程均是对流扩散型的.对流扩散方程的高阶紧凑差分格式,作为提高计算可靠性和节省计算量的一条有效途径,已引起相当的重视.作为该领域的一大进展,新近由Dennis推出的对流扩散方程四阶紧凑格式,在二维情形下呈九点式且勿须引入中间变量,只涉及对流扩散量本身,能在较粗网格下获取较为准确的数值结果.从本质上说,该格式系指数型四阶紧凑格式的多项式型翻版.它与指数型紧凑格     

广义对流扩散问题的稳定化有限元方法

本文介绍稳态对流扩散问题的稳定化有限元方法.该方法的主要难点在于,当对流占优时可能出现边界层,导致传统有限元方法在边界层内失去稳定性,从而产生剧烈振荡.在拟均匀网格下,稳定化有限元方法可分为两类:迎风型方法和指数拟合方法.前者利用对流速度的信息在变分形式中增加稳定化项,而后者利用边界层解的特征将指数函数引入到格式设计中.这两类方法对于设计电磁场等新型对流扩散问题的数值方法起到重要指导作用.     

对流-扩散问题的Galerkin部分迎风有限元方法

时(其中h表示典型的网格尺寸),将会出现数值解的伪振荡.为了克服这种数值不稳定性,人们提出了多种解决途径,例如采用迎风型的差分格式.Zienkiewicz等人首先提出用Petrov-Galerkin有限元法求解对流-扩散问题.他们通过分别选择解空间和检验函数空间,克服了数值不稳定性.但这类方法由于解空间和检验函数空间的基函数比较     

对流扩散问题的Crank-Nicolson差分-流线扩散法

1　引　言Streamline- Diffusion method (SD方法 )是近年来 Hughes和 Brooks提出的一种求解定常的对流占优和对流扩散问题的人工粘性有限元方法[1 ] ,[2 ] ,它具有标准有限元方法的高阶精度特点和人工粘性 Galerkin方法的稳定性特点 ,因此越来越受到人们的重视 .现在 ,SD方法已被推广到 Euler方程和 Navier- Stokes方程等发展型对流扩散问题[3 ] [4] ,但是常常采用时空有限元 [3 ] [5] ,这样能把时间和空间的精度很好地统一起来 ,却增大了数值计算的复杂性 ,基于此 [6 ]对非线性的对流占优扩散问题提出一种 Finite Difference- Strea…     

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.     

对流扩散问题的流线扩散有限元分析

对流扩散问题的流线扩散有限元分析孙澈，张阳，魏强（南开大学）ＴＨＥＳＴＲＥＡＭＬＩＮＥ－ＤＩＦＦＵＳＩＯＮＦ．Ｅ．ＡＮＡＬＹＳＩＳＦＯＲＣＯＮＶＥＣＴＩＯＮＤＩＦＦＵＳＩＯＮＰＲＯＢＬＥＭＳ￥ＳｕｎＣｈｅ；ＺｈａｎｇＹａｎｇ；ＷｅｉＱｉａｎｇ（Ｎａｎ...     

对流扩散问题的交替方向差分-流线扩散格式

1.引 言 差分-流线扩散法（Finite Difference-Streamline Diffusion Method,简称FDSD方法）于1998年由文[1]提出并对线性对流占优扩散问题给出分析,随后文[2],[3]就非线性问题的FDSD格式及FDSD预测-校正格式,分别作出了分析,文[4]讨论了FDSD方法的后验估计及自适应技术,[5],[6]则分别讨论了FDSD方法的某些重要应用.与基于时-空有限元的传统流线扩散法相比,FDSD方法的计算工作量已有成数量级的减少,且较易于推广到非线性问题,然而,对于高维问题,在每一时间层,仍然需要求解一大型线性或非线性方程组,工作量仍然很大.参照J.Douglas与T.Dupont关于抛物问题交替方向     

DISCONTINUOUS FINITE ELEMENT METHOD FOR CONVECTION-DIFFUSION EQUATIONS

1. IlltroductionThe finite element approximation of the convection--diffusin equations has been investigated using several different approaches (see e.g. [3] [4] and the references therein).Previous analysis in primal formulation of these problems was done for two types ofapproximation schemes: one which produces a continuous piecewise polynomial approximation and one which produces a piecewise polynomial approximation which arecontinuous for certain number of moments accross interelement edge…     

GLOBAL FINITE ELEMENT NONLINEAR GALERKIN METHOD FOR THE PENALIZED NAVIER-STOKES EQUATIONS GLOBAL FINITE ELEMENT NONLINEAR GALERKIN METHOD FOR THE PENALIZED NAVIER-STOKES EQUATIONS

1. IntroductionIn the numerical simulation of the Navier-Stokes equations one encounters three seriousdifficulties in the case of large Reynolds numbers f the treatment of the incomPressibility con-dition divu = 0, the treatment of the noIilinear terms and the large time integration. For thetreatment of the incoInPressibility condition, one use the penalty method in the case of finiteelemellts [1--2l and for the treatmen of the noulinar terms and the large tfor integration, oneuse the nonlin…     

解Burgers方程的部分迎风有限元法与离散极值原理

1．引言有限元方法在近年来已被广泛用于流体力学计算．作为流体力学的一个重要模型，对流扩散方程已被许多数值分析工作者广泛研究，并有很多论著（例如【11）．在众多的方法中，出现了一系列适用于对流占优情形的有限元方法．例如Petrov－Galerkin有限元法，特征有限元法，流线扩散法，特征一P轨rOV－Gal＊化ill有限元法等都是著名的方法【‘一司．除了上述提到的方法，还有一类迎风有限元法值得注意［D－9］．这类方法易于实现，适用于多维问题，尤其是它们保留了原问题的两个重要性质：极值原理以及质量守衡原理．显然，无论从物理或…     

管道Bingham流的Galerkin有限元法

1　引　言Galerkin有限元法从七十年代中期开始被广泛应用于求解抛物型方程的研究当中 ,其基本解法是对空间域采用有限元法 ,而对时间轴采用差分方法 ,并且对不同时刻的空间区域采用相同的网格 .但到至今为止 ,用此方法应用于变分不等式方面的研究工作甚少 ,本文就针对一类变分不等式— Bingham流问题应用此方法来进行分析、研究 ,给出其相应的近似解有限元计算格式 ,并在合理的正则性条件假设下 ,导出了近似解的 L2 模及能量模方面的误差估计式 .2　 Galerkin有限元格式设Ω为平面上的有界凸区域 ,边界为 Ω ,并适当光滑 .Wmp(Ω )为 S…     

对流扩散方程一类改进的特征线修正有限元方法

１引言在地下水污染,地下渗流驱动,核污染,半导体等问题的数值模拟中,均涉及抛物型对流扩散方程（或方程组）的数值求解问题．这些对流扩散型偏微分方程（或方程组）具有共同的特点：对流的影响远大于扩散的影响,即对流占优性,对流占优性给问题的数值求解带来许多困难,因此对流占优问题的有效数值解法一直是计算数学中重要的研究内容．用通常的差分法或有限元法进行数值求解将出现数值振荡．为了克服数值振荡,提出各种迎风方法和修正的特征方法并在这些问题上得到成功的实际应用、８０年代,Ｄｏｕｇｌａｓ和Ｒｕｓｓｅｌｌ［２］等…     

THE UPWIND FINITE ELEMENT SCHEME AND MAXIMUM PRINCIPLE FOR NONLINEAR CONVECTION-DIFFUSION PROBLEM

In this paper, a kind of partial upwind finite element scheme is studied for twodimensional nonlinear convection-diffusion problem. Nonlinear convection term approximated by partial upwind finite element method considered over a mesh dual to the triangular grid, whereas the nonlinear diffusion term approximated by Galerkin method. A linearized partial upwind finite element scheme and a higher order accuracy scheme are constructed respectively. It is shown that the numerical solutions of these schemes preserve discrete maximum principle. The convergence and error estimate are also given for both schemes under some assumptions. The numerical results show that these partial upwind finite element scheme are feasible and accurate.     

Navier-Stokes方程的最佳有限元非线性Galerkin算法

1．引言对于Navier－Stokes方程有限元数值求解方面的研究已有很多的文章和专著,多数是采用有限元Galerkin算法,例见文献[1-4]．然而,由于Navier-Stokes方程在大雷诺数时有其强的非线性性和对时间土的长期依赖性,用计算机求解Navier－Stokes方程在速度和容量方面是难以承受的．为了克服这些困难,最近人们提出了有限元非线性Galerkin算法,见文献卜8］,然而这种算法只是在某一有限时刻之后具有好的收敛速度,在初始时刻的某一区间不能达到好的收敛速度．本文应用Taylor展开技术导出了数值求解二维非定常Navier－Stokes方程的最佳…     

UPWIND SPLITTING SCHEME FOR CONVECTION-DIFFUSION EQUATIONS

1　ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＣｏｎｖｅｃｔｉｏｎ ｄｉｆｆｕｓｉｏｎｅｑｕａｔｉｏｎｉｓａｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｅｑｕａｔｉｏｎｄｅｓｃｒｉｂｉｎｇｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｆｌｕｉｄｔｒａｎｓ ｆｅｒ,ｆｏｒｅｘａｍｐｌｅ ,ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ ,ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｉｎｐｏｒｏｕｓｍｅｄｉａ[1,2 ] ,ａｎｄｓｏｏｎ .Ｆｏｒｏｖｅｒｃｏｍｉｎｇｔｈｅｎｕｍｅｒｉｃａｌｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｆｉｎｉｔｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｍｅｔｈｏｄｏｒｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅ…     

HAMILTON-JACOBI-BELLMAN方程的混合元方法

0　引　　言考虑下列随机微分方程 :ｄＸｔｄｔ =σ(Ｘｔ,αｔ) ζｔ+ｂ(Ｘｔ,αｔ)　ｔ≥ 0 ( 1 .1ａ)　　　　Ｘ0 =ｘ ∈ＲＮ ( 1 .1ｂ)　　此处 ,σ和ｂ分别是定义在ＲＮ×Ａ上的矩阵值和向量值函数 ,Ａ是给定的可分空间 ,αｔ值位于Ａ中的随机过程 更严格地 ,方程 ( 1 .1ａ)可写成下列形式 :Ｘｔ =ｘ + ∫ｔ0 σ(Ｘｓ,αｓ)ｄＢｓ+ ∫ｔ0 ｂ(Ｘｓ,αｓ)ｄｓ　ｔ≥ 0 ( 1 .2 )此外 ,Ｂｔ 是ｍ 维Ｂｒｏｗｎ运动 ,使得 :Ｅ(Ｂｔ) =0 ,Ｅ(Ｂ2 ｔ) =ｔ;∫ｔ0 σ(Ｘｓ,αｓ)ｄＢｓ 是随机积分 我们知道 ,σ ,ｂ若足够光滑 ,则保证了对每一…