求解非稳定传热传质问题的有限差分方法

非稳态传热传质计算问题是化工过程中经常遇到的课题,本文针对此类问题的求解,在给出两类构造抛物型偏微分方程有限差分格式的一般化方法的基础上,应用这些方法构造了求解传热传质问题的有限差分格式,并建立了近10个新的差分格式。使用这种方法来建立差分格式,可以使差分方程,逼近偏微分方程具有尽可能高阶的截断误差,对于寻找高精度、低计算量的有限差分方法提供了一种可行的有效途径。     

对流方程的六阶中心差分格式

有限差分方法是微分方程数值解法中发展最早、理论最完善、应用最广泛的计算方法之一．利用待定系数法构造了对流方程的中心有限差分格式,利用Taylor级数展开推导出了该差分格式的修正偏微分方程（MPDE）,采用数值余项效应分析方法从空间离散方面改进了该格式．利用高阶TVD Runge-Kutta方法从时间离散方面改进了该格式．利用Richardson外推方法在不增加计算复杂度的前提下改革了原格式．数值实验表明本文讨论的3种方法在差分格式改进和优化中的有效性．本文讨论的方法也可以用于其他偏微分方程有限差分方法的构造中．     

抛物型方程的一族高精度恒稳定的隐式差分格式

本用待定参数法对一维抛物型方程构造出一族截断误差为O（Δt^-Δx^4）的隐式差分格式,格式绝对稳定,可用追赶法求解。     

解热传导方程的一族高精度隐式差分格式

用待定系数法构造了求解抛物型方程的一族高精度隐式格式.格式的截断误差达到O(τ~3+h~4).通过Fourier方法证明了当■时,差分格式是稳定的.通过数值试验,比较了差分格式的解和精确解的区别,说明了差分格式的有效性.     

二维抛物型方程的高精度分支稳定隐格式

用待定系数法构造了求解二维抛物型方程的高精度分支稳定隐式差分格式.格式的截断误差达到O(Δt2+Δx4).证明了当r≥1/6时,差分格式是稳定的.通过数值试验,比较了差分格式的解和精确解的区别,说明了差分格式的有效性.     

抛物型方程的分支绝对稳定的高精度隐式格式

用待定参数法对一维抛物型方程构造了一个高精度恒稳定的隐式差分格式,格式的截断误差达O(Δt4+Δx6),可用追赶法求解.     

解抛物型方程的一个新的高精度隐格式

用待定系数法构造了求解抛物型方程的一个高精度隐式格式.格式的截断误差达到O(τ4+h4).证明了当r1/12时,差分格式是稳定的.通过数值试验,比较了差分格式的解和精确解的区别,说明了差分格式的有效性.     

二维抛物型方程的一个新的高精度显式差分格式

用待定系数法构造了求解二维抛物型方程的高精度分支稳定的显式差分格式.格式的截断误差达到O(Δt2+Δx4).证明了当1/15≤r≤1/9时,差分格式是稳定的.通过数值试验,比较了差分格式的解和精确解的区别,说明了差分格式的有效性.     

二维抛物型方程的高精度显式差分格式

用待定系数法构造了求解二维抛物型方程的高精度分支稳定的显式差分格式,格式的截断误差达到O(Δt2+Δx4).证明了当1/12≤r≤1/6时,差分格式是稳定的.通过数值试验比较了差分格式的解和精确解,说明了差分格式的有效性.     

抛物型方程的区域分解直接方法及其应用

采用差分法近似求解偏微分方程。研究抛物型偏微分方程的直接区域分解算法。给出了非重叠区域上的抛物方程的区域分解直接方法,在非重叠的子区域内部采用隐式差分格式近似微分方程,在子区域的交界面上,使用显式差分格式,利用上一时间层的信息求当前时间层上各节点的价值。给出的区域分解直接方法对抛物问题的计算结果良好。     

Excel软件在偏微分方程数值求解中的应用

基于二阶线性偏微分方程式的差分数值解法,推算出椭圆型、抛物型和双典型三类偏微分方程的差分计算公式,计算程序表及所采用的Excel计算格式,并采用分别属于以上三类偏微分方程的三个水力学实例加以验证。结果表明,这种方法具有赋值精确、计算快速准确等优点。     

固定床电化学反应器模型数值求解方法

文中给出描述固定床电化学反应器内两维电势和浓度分布的普遍化数学模型。该模型为具有混和边界条件的抛物线及椭园微分方程组。作者开发一种新的具有正交配置及有限差分二法优点的数值计算方法,求得了这组非线性偏微分方程的解。文中给出该数值方法的细节及计算程序框图。     

求解抛物型方程的并行Monte Carlo区域分解算法

介绍了用Monte Carlo方法求解抛物型方程的3种游动模型, 给出了相应的证明及误差的概率估计式; 将Monte Carlo方法和区域分解算法相结合提出一种可并行计算抛物型方程的方法, 针对形式一般的方程给出了具体算法, 并指出算法适用的条件; 分别对二维、 三维抛物型方程进行数值实验, 实验结果表明该算法通过合理的安排, 几乎不需要数据传递, 在并行机上可以节省大量的计算时间.     

第三类Dirichlet边界下四阶抛物方程的紧差分格式

应用加权平均和高次Hermite插值等技术,提出逼近四阶导数的几个有用的数值微分公式,并对其截断误差进行分析。在此基础上建立求解第三类Dirichlet边界条件下四阶抛物方程初边值问题的三个高阶紧差分格式,应用Fourier分析方法证明格式的无条件稳定性,并对其进行数值验证。这三个差分格式的差异主要体现在空间导数临近边界处的离散方式不同,所得格式全局精度均达到了时间二阶、空间四阶。     

平面杆机构位置求解的函数逼近法

本文通过原动件转换,给出原动件与转换构件角位移间的函数关系,再将其反函数用一多项式逼近。用机构有限个位置的角位移及其类速度值,通过求解线性方程组可确定此多项式的待定系数,从而提供了一种求解机构位置问题的新方法。该方法与现有的方法比较,当要求同时确定两个极限位置及多点位置时,比较简单,易于编制通用程序。     

含两个未知边界的抛物型方程反问题稳定数值算法

在物理学中模拟均匀的多孔介质流时会遇到一类一维抛物型方程反问题,该问题由一个含两未知边界条件的抛物型方程以及在某指定内点上测量得到的特定数据条件所构成。为了能够更好地求解该类反问题,本文首先证明解的唯一性,然后给出其离散后的有限差分格式以及该格式下的数值解的稳定性条件,并通过切比雪夫多项式逼近未知函数,利用最小二乘法解出未知项的系数,最后给出数值试验。     

Schauder估计的一个新证明

应用扰动系数法，将具有Hoelder连续系数的方程看成是常系数方程的扰动，给出了二阶椭圆型偏微分方程Schauder估计的一个新证明．由于采用了比原来简单的范数，得到的结果就更容易在正则理论中得到应用．     

复合材料热传导问题的一种新的双尺度有限元分析

利用均匀化渐近展开式和双尺度有限元方法,对具有高阶震荡系数的抛物型方程给出了一种新的全离散双尺度有限元格式,并分析了该格式的收敛性。     

再论蜕化抛物型方程的Harnack不等式

讨论n维变系数二阶线性蜕化抛物型方程,在蜕化条件下利用抛物极值原理和不等式估计获得了该类抛物型微分方程的非负强解的Harnack性质．这一结论把一致抛物型方程的Harnack不等式推广到了一类新的蜕化抛物型微分方程,且所获Harnack不等式还可借助于三维抛物型微分方程的热传导性得以解释