Dimension splitting method for the three dimensional rotating Navier-Stokes equations

In this paper, we propose a dimensional splitting method for the three dimensional (3D) rotating Navier-Stokes equations. Assume that the domain is a channel bounded by two surfaces and is decomposed by a series of surfaces ■i into several sub-domains, which are called the layers of the flow. Every interface i between two sub-domains shares the same geometry. After establishing a semi-geodesic coordinate (S-coordinate) system based on ■i , Navier-Stoke equations in this coordinate can be expressed as the sum of two operators, of which one is called the membrane operator defined on the tangent space on ■i , another one is called the bending operator taking value in the normal space on ■i . Then the derivatives of velocity with respect to the normal direction of the surface are approximated by the Euler central difference, and an approximate form of Navier-Stokes equations on the surface ■i is obtained, which is called the two-dimensional three-component (2D-3C) Navier-Stokes equations on a two dimensional manifold. Solving these equations by alternate iteration, an approximate solution to the original 3D Navier-Stokes equations is obtained. In addition, the proof of the existence of solutions to 2D-3C Navier-Stokes equations is provided, and some approximate methods for solving 2D-3C Navier-Stokes equations are presented.     

一类非线性Burgers方程组的基于Hopf-Cole变换的直接间断Galerkin有限元方法

<正>1引言Burgers方程可以作为描述许多物理现象的数学模型,如交通流、激波、扰流问题和连续的随机过程.它还可以用于检验数值方法的效率.由于其具有较广的实用范围,一些学者对其近似解进行了较多的研究.如Adomian分解方法、混合有限差分和边界元方法、样条有限元方法、精确显式有限差分方法、Douglas有限差分格式,直接变分方法和变分迭代方法被用于Burgers方程近似解的研究~([1-13]).Hopf-Cole变换~([14,15])是研究Burgers方程较好的分析工具,利用它可以获得Burgers方程一些精确解.近年来,人们意识到该变换也是一个很好的数值工具并利用其得到了一     

对流占优扩散方程的分裂特征混合有限元方法

利用修正的特征线方法,构建一类求解对流占优扩散方程的分裂特征混合有限元算法.在新的算法中,混合系统的系数矩阵对称正定,且原未知函数u与流函数σ=-ε▽u可分离求解.推导了加权能量模意义下的最优阶误差估计,并给出数值算例验证理论上的分析结果.     

对流扩散方程的稳定化流线扩散法最小二乘非协调有限元分析

将最小二乘法和稳定化的流线扩散法相结合,研究了对流扩散方程的非协调有限元格式,用矩形EQ_1~(rot)元和零阶R-T元分别来逼近位移和应力,利用单元本身的特殊性质,证明了离散格式解的存在惟一性,得到了位移H~1-模和应力H(div)-模的最优误差估计.     

求解对流扩散反应方程的四阶混合紧致差分方法

针对一维对流扩散反应方程,基于对流扩散方程的四阶指数型紧致差分格式,以及一阶导数的四阶Padé公式,发展了一种高效求解对流扩散反应方程的混合型四阶紧致差分格式.数值实验结果验证了格式对于边界层问题或大雷诺数或大Pelect数的大梯度问题的求解的高精度和鲁棒性的优点.     

对流扩散反应方程的局部投影稳定化连续时空有限元方法

本文将局部投影稳定化(LPS)方法和连续时空有限元方法相结合研究对流扩散反应方程,给出稳定化连续时空有限元离散格式.与传统的时空有限元研究思路不同,时间方向利用Lagrange插值多项式,解耦时间和空间变量,降低时空有限元解的维数,具有减少计算量和简化理论分析的优点.通过引入Legendre多项式给出了有限元解的稳定性...     

求解线性Sobolev方程的分裂型最小二乘混合元方法

本文通过引入适当的最小二乘极小化泛函,对一类线性Sobolev方程提出了两种分裂型最小二乘混合元格式,格式最大优点在于将耦合的方程组系统分裂成两个独立的子系统,进而极大降低了原问题求解的难度和规模,理论分析表明格式对原未知量及新引入的未知通量分别具有最优阶L2(Ω)模误差估计和次优阶H(div;Ω)模误差估计.数值试验很好的验证了这一点.     

粘弹性波动方程的H~1-Galerkin混合有限元方法误差估计(英文)

H1-Galerkin mixed methods are proposed for viscoelasticity wave equation.Depending on the physical quantities of interest,two methods are discussed.The optimal error estimates and the proof of the existence and uniqueness of semidiscrete solutions are derived for problems in one space dimension.And the methods don＇t require the LBB condition.     

半线性双曲波动方程的H~1-Galerkin扩展混合元方法(英文)

An H1-Galerkin expanded mixed finite element method is discussed for a class of second order semi-linear hyperbolic wave equations. By using the mixed formulation, we can get the optimal approximation for three variables: the scalar unknown, its gradient and its flux(coefficient times the gradient), simultaneously. We also prove the existence and uniqueness of semi-discrete solution. Finally, we obtain some numerical results to illustrate the efficiency of the method.     

二维非线性对流扩散方程的非振荡特征差分方法

１．引言 近十几年来,双曲守恒律问题的高分辨率格式已取得很大发展,具有局部自适应选取节点的非振荡插值算法（如 ＵＮＯ［１］, ＥＮＯ［２］等）在这些格式的构造中起着重要的作用．特征差分法是求解对流扩散问题的一种较为有效方法,但在求解具有陡峭前线问题时,也会产生非物理振荡阻（见４）．本文将把特征差分法与非振荡插值算法相结合构造对流扩散问题的高分辨率差分格式． ［１］中的 ＵＮＯ及［２］中的 ＥＮＯ插值都是一维的,有关讨论二维 ＵＮＯ及ＥＮＯ插值的文章还不多见,本文将构造二维基于六节点的二次非振荡插值以及…     

热传导对流问题的自适应最小二乘Galerkin/Petrov混合有限元法

对热传导对流问题提出了自适应Galerkin/Petrov最小二乘混合有限元法．该算法对任何速度和压力有限元空间的组合是相容和稳定的(不需要满足Babuka-Brezzi稳定性条件)．利用Verfürth的一般理论,得到了热传导对流问题的残量型的后验误差估计．最后通过几个数值算例验证了方法的有效性．     

求解对流扩散方程的Haar小波方法

本文用Haar小波求解对流扩散方程，将满足初始和边界条件的常系数偏微分方程简化为较简单的代数方程组进行求解．实例说明了这种方法具有收敛速度快和计算容易的特点，同时又避免了用Daubechies小波求解微分方程需要计算相关系数的麻烦．本文所使用的方法可以求解一般的微（积）分方程．     

基于最小二乘近似的模型平均方法

本文提出基于最小二乘近似的模型平均方法.该方法可用于线性模型、广义线性模型和分位数回归等各种常用模型.特别地,经典的Mallows模型平均方法是该方法的特例.现存的模型平均文献中,渐近分布的证明一般需要局部误设定假设,所得的极限分布的形式也比较复杂.本文将在不使用局部误设定假设的情形下证明该方法的渐近正态性.另外,本文...     

非线性最小二乘问题的信赖域方法

本文提出一个新的非线性最小二乘的信赖域方法,在该方法中每个信赖域子问题只需要一次求解,而且每次迭代的一维搜索步长因子是给定的,避开一维搜索的环节,大大地提高了算法效率.文中证明了在一定的条件下算法的全局收敛性.     

局部平稳扩散模型中时变参数的加权最小二乘估计

基于离散观测样本,利用局部线性拟合,得到了局部平稳扩散模型中时变漂移参数的加权最小二乘估计,并讨论了估计量的相合性,渐近正态性和一致收敛速度.同时,通过模拟研究说明了估计量的有效性.     

对流占优扩散方程的特征有限体积元方法

考虑对流占优扩散方程初边值问题的特征有限体积元方法,并给出特征有限体积元解的误差分析.理论分析表明特征有限体积元解具有最优阶L~2和H~1模误差估计.数值算例说明此方法是有效的.     

一类Stokes方程的最小二乘混合元方法

对定常和非定常两种类型的Stokes方程建立了一类新的最小二乘混合元方法,并进行了分析,对定常的方程,采用了对u和σ的不同指标的有限元空间进行计算(LBB条件不需要),得到了最优的H1和L2模估计.对非定常的方程,采用了传统的Raviart-Thomas混合元空间,得到了最优的L2模估计.     

一种基于最小二乘的群组AHP方法

本文以层次分析法中解决群组决策问题的判断矩阵算术加权平均法为基础 ,提出了一种基于最小二乘的群组 AHP方法 ,大量数值模拟计算表明 :该方法较之现有方法在获取排序向量方面更加有效和可靠     

对流扩散方程的一种新型特征差分方法

利用在网格内恰当选取特征线上插值点的技巧,提出了一种新型的求解对流扩散方程的特征差分方法,并给出了稳定性与收敛性分析.该方法避免了数值扩散的产生,同时具有O(τ h~2)阶的收敛阶.数值实验表明,该方法是一个高效、稳定和收敛的数值方法.