孤立波方程的保结构算法

讨论了孤立波方程的保结构差分算法，以一些经典的孤立波方程为例，如KdV，sine-Gordon，K-P方程，给出了它们的辛和多辛结构，说明辛和多辛算法的可适用性．提出局部守恒算法和广义保结构算法的概念，它们是保结构算法的概念自然推广．还给出一种能系统构造局部守恒格式的复合方法．数值例子说明，保结构数值能很好模拟各种孤立波的演化。     

发展方程的计算稳定性问题

一、演变过程方程及差分格式 在数值天气预报中以及求解非定常流体运动时,必须设计计算稳定的格式,所以关于计算稳定性问题的理论研究是很有意义的.在这一类问题中,所要求解的问题大都可以     

计算地球物理流体力学中的非线性计算不稳定问题

一、序论§1 引言计算地球流体力学中的非定常问题(包括数值天气预报、气候数值模拟、海流数值模拟和风暴潮数值预报等)大多是非线性时变偏微分方程的求解问题,无论是用有限差分法、有限元法还是用谱展开法都可能出现非线性计算不稳定。就以数值天气预报和大气环流数值模拟问题来说,一般是对一组复杂的非线性偏微分方程的初、边值问题数值求解,譬     

计算地球物理流体力学中的非线性不稳定问题(续)

四、算子差分方程和谱方法的非线性稳定问题§10 计算稳定性和能量守恒性与算子非负性的关系本节引进算子方程,并推广§6和§8的一些结果。对于非定常流体力学方程,往往都可以化为如下形式的“发展方程”:其中F=F(x,t)是待求函数,是一个非线性算子,X=X(x_1,…,x_k)是空间坐标,k是空间维数,t是时间坐标。例如,对于正压原始方程     

The Harmonious Dissipative Operators and the Completely Square Conservative Difference Scheme in an Explicit Way

In this paper, a new definition on harmonious dissipative operators is given and some important properties of theirs are shown. Especially, the relationship between a harmonious dissipative operator and the completely square conservative difference scheme in an explicit way is revealed. Kinds of 2-order, 3-order and 4-order harmonious dissipative operators are constructed by using the traditional Runge-Kutta method and a species of general m-order harmonious dissipative operators is established in the linear case. In addition, an efficiency parameter to appraise the time benefits of a harmonious dissipative operator is defined in this paper. It is testified in numerical tests that the harmonious dissipative operators are indeed able to improve the time-efficiency and computational effect of the completely square conservative difference scheme in an explicit way.     

平方守恒系统与Hamilton系统

通过深入研究线性情形平方守恒系统与Hamilton系统在一定条件下的相互转换关系,揭示了平方守恒格式与辛格式之问内在和外在的联系,为辛格式在平方守恒系统以及平方守恒格式在Hamilton系统中的推广应用架起了桥梁,并打下了坚实的理论基础.     

Galerkin有限元近似的非线性计算稳定性问题

本文讨论了描写流体运动发展方程的Galerkin有限元近似的非线性计算稳定性问题。推广[1]中的结果,指出在Galerkin有限元近似中,能量守恒性、算子非负性和计算稳定性之间同样存在密切的关系。证明了带非负算子“强”隐式Galerkin有限元近似是绝对稳定的,而“弱”隐式或显式Galerkin有限元近似可能是不稳定的。文中还给出了一维、二维的显式Galerkin有限元近似的非线性计算不稳定的例子。     

格子Boltzmann模型的改进与流体力学方程

流体的流动可以看成是分子以上水平的粒子基本运动组合而成,任何一个粒子系统的Hamiltonian都是由动能和势能这两部分所组成.借助于Hamiltonian建立了微观粒子和宏观流体之间的能量守恒准则,发展了一个适合于热流场数值模拟的格子Boltzmann模型.从该模型可以还原出宏观的流体力学方程,所得动量方程的黏性输运项除了具有Navier-Stokes黏性力的特征外还与非定常的、非线性的动量通量和非定常的内能相关.用该模型对Benard热对流进行了数值模拟,很好地再现了Benard cell,并且克服了热格子Boltzmann模型数值稳定性差的不足.     

半拉格朗日方案计算计算平流过程的数学研究

首先利用一阶偏微分方程的特征线理论,说明了特征线的存在性和唯一性。其中,利用В．КａＨＴＯＰＯＢИЧ的泛涵方法,系统解决了寻找出发点的问题,证明了出发点是唯一的和存在的,并给出了误差估计。最后,根据微分几何和计算几何,对于一维保形插采用了非线性样条函数,而对于二维保形插值采用Ｌａｇｒａｎｇｉａｎ、双立方样条和Ｃｏｏｎｓ曲面。     

保持总能量守恒的“半拉格朗日算法”

大气海洋问题数值计算的重要特征之一是需要作长时间的数值积分,因此在方程差分离散化后如何保持原问题的物理特性成为一个很关键的问题。从传统的"半拉格朗日法"和显式完全能量守恒差分法中吸取"营养",设计出一种既能保持总能量守恒又能增大时间步长的显式差分算法