修正局部Crank-Nicolson法对变系数扩散方程的应用

通过将所研究的偏微分方程转化为常微分方程组, 利用指数函数的Trotter积公式近似该常微分方程组的系数矩阵并分离成分块小矩阵, 再利用Crank-Nicolson法求得结果, 推出变数扩散方程的一种新差分格式, 这种格式是计算简单、无条件稳定的显格式, 并讨论了此格式的若干性质.数值试验表明, 所给方法计算简单、精度较高.     

求解随机微分方程几类数值计算格式的分析

讨论随机微分方程的几类数值计算格式,构造了求解非线性随机微分方程隐格式的预估校正算法,并利用这些数值算法进行了数值实验,分析比较了各种格式的平均全局误差.数值结果表明,Euler方法和Milstein方法的显格式和半隐格式的计算精度比隐格式高.     

基于Maxwell模型的线性粘弹性波传播问题的质量集中杂交应力有限元法

在有限元方法求解偏微分方程的过程中,时常涉及对质量矩阵的求逆. “质量集中”是一种利用特殊数值积分将质量矩阵对角化以提高计算效率的技术. 本文针对一类求解二维线性粘弹性固体介质波传(播问题的全离散杂交应力四边形有限元方法,研究其质量集中格式,利用位移插值节点为求积节点的Gauss-Lobatto 数值积分实现质量矩阵的对角化. 用数值算例验证了该质量集中格式的性能.     

泊松方程非等间距有限差分的数值求解方法

采用3阶精度中心差分格式对Dirichlet边界条件下的二维泊松方程进行离散,近边界网格点处采用2阶精度差分格式进行离散,利用超松弛迭代进行矩阵求解.数值计算结果表明,该有限差分方法具有收敛速度快、精度高的特点,可推广应用于非等间距网格下其他类型偏微分方程的数值求解.     

抛物型方程有限差分法显—隐格式比较分析

比较分析了抛物型偏微分方程有限差分法的显—隐两种基本格式,发现显格式计算简单、快捷,但格式条件稳定;隐格式计算复杂、工作量大,而格式却绝对稳定.对一维抛物型方程进行了数值求解,数值结果进一步证明了上述结论.     

一类特殊的三对角矩阵特征值的计算及应用

研究一种特殊的三对角矩阵特征值的计算及其在偏微分方程数值解中的应用．通过用求解带有不同边界条件的差分方程的办法来求解特殊三对角矩阵的特征值,并将三对角矩阵的特殊性归结为边界条件的不同,由此给出三对角矩阵特征值的计算公式,并研究其在偏微分方程数值解数值格式稳定性中的应用．     

关于修正局部Crank-Nicolson法对于二维热传导方程的应用的注记

在<修正局部Crank-Nicolson法对于二维热传导方程的应用>一文中,作者把一维和二维热传导方程半离散化后,借助于泛函分析中Lie乘积公式,利用矩阵分裂得到修正局部Crank-Nicolson格式,该格式是显示差分格式.不需要直接解以大型矩阵为系数矩阵的线性方程组,从而计算简单,计算量小,在实际问题中有较大应用价值.本文作者在学习和应用该算法时,发现关于该算法的某些结论需要修正.     

一种基于FDTD的互连线串扰耦合噪声算法

针对现有仿真互连线串扰耦合噪声的算法大多只适应于特定类型的问题,运用偏微分方程的数值解理论,得到一种基于Lax格式的全新差分计算格式,根据不同的电路模型,利用传输线集中参数的等效模型确定相应的边界条件,可以准确地分析串扰耦合噪声。通过将仿真结果与ABCD矩阵模型分析结果对比,验证了该算法的准确性。同时该算法原理简单,计算量小,更接近于实际。     

Riesz空间分布阶的分数阶扩散方程的数值模拟

提出一种求解Riesz空间分布阶的分数阶扩散方程的数值方法.利用辛普森数值求积公式,将分布阶微分方程离散为一个多项分数阶导数的微分方程;利用四阶差分格式求解此具有多项分数阶导数的微分方程,并运用能量法分析数值格式的稳定性和收敛性.同时,给出数值例子,说明所建立的数值离散格式的有效性.     

求解Hamilton-Jacobi方程的高精度GDQ方法

利用求解常微分方程的GDQ方法的思想,结合使用TVD限制器进行校正,研究求解Hamilton-Jacobi方程的高精度高分辨率数值方法,构造了一类新的高精度差分格式,并证明了它在满足一定的CFL条件下具有TVD特性;然后,推广到二维情况;最后,给出了几个典型数值算例.计算结果表明:该格式具有形式简单、边界条件易于处理、计算工作量小且分辨率高等优点.     

一维抛物型偏微分方程 Padé 逼近的并行算法

一维抛物型偏微分方程可以用精细积分方法精确求解．当精细积分中的矩阵指数函数用它的Ｐａｄé逼近格式来代替时,可以得到一系列由简到繁,精度由低到高的差分格式,因而便于根据实际计算的需要进行选取．Ｐａｄé逼近格式的求解主要包括矩阵运算和线性方程组的求解．利用Ｐａｄé逼近格式对应的方程组系数矩阵为带状矩阵的特点,把原来在整个区域上求解的问题转化为分区域求解,从而实现了Ｐａｄé逼近的并行算法．算例的结果表明该方法具有较高的并行性和计算效率     

任意网格差分法及其在电接触问题中的应用

本文提出一种求解平面非线性热传导问题的任意网格差分格式,并成功地利用电路分析中发展起来的稀疏矩阵消去法求解非对称差分方程组。本文方法可适应任意复杂区域,具有通用性强、格式简单,计算精度高,计算量少等特点。     

基于二次场的二维大地电磁有限元法数值模拟

引入基于计算二次场响应的方法,将其用于二维大地电磁数值模拟.导出了二维大地电磁二次场的表达式,在使用有限元法解偏微分方程时,利用二次场偏微分方程与总场偏微分方程的相似性,直接采用总场法中的系数矩阵作为二次场的合成矩阵.将根据此原理所编制的二次场有限元法模拟软件,对几个典型模型进行了试算,并与传统总场模拟法作了比较分析.结果表明,直接计算二次场的结果精度更高,更接近真实解.     

Chebyshev-Gauss-Lobatto节点的一个注记

利用Lagrange插值基函数和Chebyshev多项式的性质,推导以Chebyshev-Gauss-Lobatto点为插值点构造的插值基函数的一阶、二阶微分矩阵的显示格式,并由插值点的性质得出两者之间的关系.通过对具有解析解的一维对流扩散方程进行数值求解,验证了一阶、二阶微分矩阵显式格式的正确性.数值结果表明:由微分矩阵显式格式可以方便地构造配置点谱方法中的拟谱算子,利用其求解微分方程,在较少的网格点时,即可得到快速收敛的高精度的数值结果.研究工作对配置点谱方法的应用具有一定的理论指导意义.     

拟Hamilton线性方程组的初参数解法

讨论了拟Ｈａｍｉｌｔｏｎ型矩阵的线性方程组的初参数解法，得到方程组的一个公式解，并给出一个紧凑计算格式。文中结果可应用于最优控制、结构力学等工程领域内混合型微分方程的数值计算．     

基于Conley指标理论求解反应扩散方程的冲击波解

利用Conley指标理论研究一类非线性反应扩散方程的冲击波解的情况.以扩散系数作为反应扩散方程的参数,通过Conley指标和Morse分解分析行波解所满足的常微分方程的异宿轨道的存在性,并根据偏微分方程的孤立波与冲击波分别对应于常微分方程的同宿轨道与异宿轨道的思想,进而证明了反应扩散方程鞍-焦型、鞍-结型冲击波解的存在性.特别地,应用联络矩阵和传递矩阵可证明鞍-鞍型冲击波解的存在性和唯一性.使用Conley软件包和Maple软件编程计算了联络矩阵和传递矩阵.     

二阶双曲型方程的C^0-连续一次有限元法

对于二阶常微分方程初值问题,构造了C0-连续一次有限元法计算格式,通过直接计算的方法证明了误差估计,并利用数值实验验证了理论分析结果.对于二阶波动方程,构造了C0一次有限元法的计算格式,证明了解的存在惟一性,利用数值实验验证了该方法的有效性.     

三次B-样条配点法定价欧式看跌期权

基于重新定义的基函数,给出了Black-Scholes模型下欧式看跌期权定价的三次B-样条配点法.利用这种改进的三次B-样条配点法和有限差分法离散Black-Scholes偏微分方程,并对差分格式的稳定性进行分析,得到稳定性条件.数值实验表明,所构造方法的准确性,有效地提高了计算效率,且其Crank-Nicolson格式的数值结果要优于隐式欧拉格式.     

CAS小波求高阶Volterra积分微分方程数值解

考虑求高阶Volterra积分微分方程的数值解.利用小波的正交性质及矩阵的稀疏性,给出了CAS小波的积分算子矩阵;利用小波算子矩阵将高阶积分微分方程化为线性代数方程组,简化了计算空间;最后,通过数值算例证明了该方法的有效性,并且得到更高精度的数值解.     

谱配置法求解常微分方程初值问题的超收敛性

研究了常微分方程初值问题的谱配置方法.针对一阶和二阶线性常微分方程初值问题,基于Legendre-Gauss点提出了相应的谱配置方法,并给出了具体的计算格式.最后,通过一些数值算例探讨了所提Legendre-Gauss谱配置方法的超收敛性.