解四阶抛物型方程高精度紧致差分格式

针对四阶抛物型方程周期初值问题,提出了一个两层隐式差分格式和一个三层隐式差分格式.它们的局部截断误差分别为O((Δt)2+(Δx)4)和O((Δt)2+(Δt)(Δx)2+(Δx)4),其中Δt,Δx分别为时间步长和空间步长.误差分析和数值实验均表明,本文构造的差分格式比经典的Crank-Nicolson格式和Saul’ev构造的差分格式精度更高.从精度及稳定性方面考虑,本文构造的格式也比文[5]的显式格式要好.     

具有五阶精度的TVD数值格式

提出了一种具有五阶空间精度的数值求解物质输送方程平流项的方法.此方法具有如下主要特点:1) 利用四次函数刻画特定物质在空间上的分布;2)在中间时刻层上确定网格界面上的值;3)利用TVD算子限制确定的界面值,以保证数值格式无频散.     

求解双曲型方程的一致二阶守恒型差分格式的构造及数值实验

由于TVD格式具有激波分辨率高与非物理振荡小的特点,在气体动力学问题的求解中得到了广泛的应用.但现有的TVD格式受其构造方式所限,在解的局部极值点附近只能达到一阶精度. 考虑以下单个双曲型方程:     

隐式TVD格式在气液两相爆轰数值模拟中的应用

为研究FAE(燃料-空气炸药)爆炸参数规律,运用二维轴对称气液两相方程组模型,针对其中的气相方程组采用高分辨率的隐式TVD格式,液相方程组采用MacCormack格式,较好地对FAE气液两相爆轰产生的爆轰波的发展和传播过程进行了数值模拟,计算结果与国内外的研究结果符合良好.     

四阶杆振动方程的两类高精度辛格式

In this paper, we present two classes of symplectic schemes with high order accuracy for solving four-order rod vibration equation utt uxxxx=0 via the third type generating function method. First, the equation of four order rod vibration is written into the canonical Hamilton system; second, overcoming successfully the essential difficult on the calculus of high order variations derivative, we get the semi-discretization with arbitrary order of accuracy in time direction for the PDEs by the third type generating function method. Furthermore the discretization of the related modified equation of original equation is obtained. Finally, arbitrary order accuracy symplectic schemes are obtained. Numerical results are also presented to show the effectiveness of the scheme, high order accuracy and properties of excellent long-time numerical behavior.     

解一维热传导方程的高精度的隐式差分格式

本文对求解一维热传导方程利用待定参数法构造出截断误差为O(Δt~3+Δx~4)的高精度的隐式差分格式,并讨论了其绝对稳定性.     

带对流项的渗流型方程的隐格式

本文用离散泛函分析方法证明了带对流项的渗流型方程的隐格式差分解的收敛性,同时得到微分方程弱解的存在性     

解抛物型方程的一族高精度隐式差分格式

构造了求解一维抛物型方程的一族高精度隐式差分格式.首先,推导了抛物型方程解的一阶偏导数在特殊节点处的一个差分近似式,利用该差分近似式和二阶中心差商近似式用待定系数法构造了一族隐式差分格式,通过选取适当的参数使格式具有高阶截断误差;然后,利用Fourier分析法证明了当r大于1/6时,差分格式是稳定的.最后,通过数值试验将差分格式的解与具有同样精度的其它差分格式的解和精确解进行了比较,并比较了差分格式与经典差分格式的计算效率.结果说明了差分格式的有效性.     

抛物型方程的一个高精度隐格式

利用待定参数法,对一维抛物型方程构造出了一个截断误差为Ｏ（△ｘ＾４＋△ｘ＾４）的隐式差分格式,格式的稳定性条件为ｒ＝ａ△ｔ／△ｘ＾２≤１／√２,可用追赶法求解。     

抛物型方程的一个新的高精度恒稳定的隐式差分格式

本文用待定参数法对一维抛物型方程构造出一个截断误差为 0 (△ t3+△ x6)的隐式差分格式 ,格式绝对稳定且可用追赶法求解 .     

一类TVD型的迎风紧致差分格式

给出一种迎风型TVD(total variation diminishing)格式的构造方法,该方法通过限制器来抑制线性紧致格式在模拟间断流场时的非物理波动,可构造出非线性TVD型紧致格式(CTVD)．然后采用该法构造出了3阶和5阶的TVD型紧致格式,并通过模拟一维组合波和Riemann问题,二维激波-涡相互干扰和激波-边界层相互作用等来考察它们的性能．数值实验表明了该类格式的高阶精度和分辨率,且过间断基本无振荡．     

三维抛物型方程的一族高精度分支稳定显格式

构造了一族解三维抛物型方程的高精度显格式,其稳定性条件为r=Δt/Δx2=Δt/Δy2=Δt/Δz2<1/2,截断误差为O(Δt2+Δx4).     

三维对流扩散方程的三种高精度分裂格式

在算子分裂法思想的基础上,将两种高精度的离散格式推广应用于三维对流扩散方程,同时对经典ADI格式的对流项做了改进,改进后的格式的对流项对空间具有4阶精度,而经典ADI格式对空间只有2阶精度,由此可见,提高了该格式的实用性．最后对两种典型的浓度场进行了数值模拟,将3种格式的计算结果与解析解以及其它传统差分格式的计算结果进行了对比,得出当Peclet数不大于5时,3种格式均获得了令人满意的数值结果,说明推广的这三种方法具有很高的准确性和可靠性．     

广义非线性Sine-Gordon方程的两个隐式差分格式

本文对一类非线性Sine-Gordon方程的初边值问题提出了两个隐式差分格式．两个隐式差分格式的精度均为O(τ~2 h~2)．我们用离散泛函分析的方法证明了格式的收敛性和稳定性,并证明了求解格式的追赶迭代法的收敛性,最后给出了数值结果．结果表明本文的格式是有效的和可靠的．     

色散方程两层绝对稳定隐格式

对色散方程ut=auxxx的初边值问题,构造了两组带参数绝对稳定两层四点去心隐式差分格式,其截断误差为0（τ＋h^2）．若适当选取参数,格式的精确度可高达0（τ＋h^3）．若特殊的令某个节点前的系数为0,则得到二阶的半显格式．最后的数例验证了理论分析的正确性．这是两组灵活、实用的差分格式．     

On convergence of numerical schemes for hyperbolic conservation laws with stiff source terms

We deal in this study with the convergence of a class of numerical schemes for scalar conservation laws including stiff source terms. We suppose that the source term is dissipative but it is not necessarily a Lipschitzian function. The convergence of the approximate solution towards the entropy solution is established for first and second order accurate MUSCL and for splitting semi-implicit methods.

     

Numerical Analysis of a High-Order Scheme for Nonlinear Fractional Differential Equations with Uniform Accuracy

We introduce a high-order numerical scheme for fractional ordinary differential equations with the Caputo derivative. The method is developed by dividing the domain into a number of subintervals, and applying the quadratic interpolation on each subinterval. The method is shown to be unconditionally stable, and for general nonlinear equations, the uniform sharp numerical order 3 − $ν$ can be rigorously proven for sufficiently smooth solutions at all time steps. The proof provides a general guide for proving the sharp order for higher-order schemes in the nonlinear case. Some numerical examples are given to validate our theoretical results.     

计算激波的高精度数值方法

在分析了数值解在激波附近产生非物理振荡的原因后,构造了一个三阶迎风紧致格式以及激波的捕捉技术,并且,提出一种称为准装配法的新的激波装配方法.一维流动的数值试验表明,新方法是非常令人满意的.