Brinkman-Forchheimer方程的加罚有限元方法

Brinkman-Forchheimer方程(BF方程)是具有强非线性项并满足无散度条件的流动控制方程,其中无散度条件的精确满足对控制方程的数值求解极其重要.为了放松无散度条件的限制,本文采用了加罚方法.为了得到加罚问题解的适定性,首先,利用加罚关系将压力项消去,证明了速度所满足的具有单调性的非线性椭圆变分问题等价于对应能量泛函的极小化问题,从而得到了速度的存在唯一性.进一步,利用LBB条件证明了BF方程加罚问题压力的存在唯一性.其次,证明了BF方程加罚问题的Galerkin变分问题的解关于加罚参数收敛到BF方程的Galerkin变分问题的解.最后,给出了BF方程加罚问题Galerkin变分问题的有限维逼近问题及其解的存在唯一性,并且得出了采用协调有限元离散的误差估计.数值算例表明加罚方法是有效的.     

一类三阶两点边值问题单调迭代正解的存在性

本文利用锥上的不动点理论和单调迭代的方法研究了一类三阶两点边值问题单调迭代正解的存在性,得到了正解存在的充分条件,同时也给出了解的相应迭代序列来逼近解,并且给出了应用实例.值得一提的是,本文所讨论的边值问题中,非线性项显含未知函数的一阶和二阶导数.     

非线性不等式组的信赖域算法

对于非线性不等式组的求解,采用构造辅助函数将非线性不等式组转化成为一个非线性方程组。文中采用光滑信赖域方法对非线性方程组进行逐次逼近从而求得问题的解。算法的全局收敛性和局部超线性收敛性得到了保证,数值试验表明算法对于小规模问题是切实可行的。     

与永久美式ESOs有关的一个自由边界问题

本文研究与永久美式经理股票期权(ESOs)有关的一个抛物型变分不等式的自由边界.该变分不等式是退化的,且障碍条件中含有未知函数的偏导数.采用切片法来逼近原问题,将偏微分方程的变分不等式转化为常微分方程的变分不等式,并且分析了该逼近问题解的误差估计及其收敛性.利用迭代法得到逼近问题的数值算法.在给定参数的条件下,对自由边界的性质进行了数值分析,并解释了其金融意义.     

一类Kirchhoff型四阶椭圆方程的无穷多个变号解（英文）

四阶Kirchhoff型椭圆问题来源于工程实际中的悬索桥模型.本文应用下降流不变集方法研究了一类四阶Kirchhoff型椭圆边值问题,在非线性项是奇函数且无穷远处超二次的条件下,证明了关于变号解存在性与多重性的两个定理.主要结果及其证明方法均不同于文献中的结果.     

三维非线性弹性壳体的维数分裂法

本文给出了一个建立在半测地坐标系下的非线性弹性壳体的维数分裂方法,它把一个非线性弹性算子,在这个坐标系下,分裂为一个称为膜弹性算子和弯曲弹性算子之和.假设非线性弹性壳体的解可以展开为关于贯裁变量的Taylor级数,那么本文建立了关于首项的2D-3C非线性偏微分方程组,证明其解的存在性,同时给出了两个关于一阶项和二阶项对于首项的函数,从而无需求解偏微分方程即可得到一阶项和二阶项.     

一类四阶非线性椭圆方程的无穷多个变号解

在工程实际中,含有双调和算子的四阶椭圆问题?~2u+c?u=f(x,u),x∈?,可用来描述悬索桥的非线性振动.当悬索桥处于平衡位置且不受外力的理想情形下,相应的边界条件为u|_(??)=?u|_(??)=0.本文研究了一类四阶椭圆边值问题,其中非线性项f在0处渐近线性、在∞处超二次.证明方法为下降流不变集方法,主要结果是证明了这类四阶椭圆边值问题存在一个变号解以及存在无穷多个变号解的两个定理.所得结果及其证明方法均不同于现有文献中的结果.     

求解随机变分不等式问题的随机逼近向前–向后算法

由于其在交通运输、随机博弈和经济均衡等领域中的广泛应用，关于随机变分不等式数值算法的研究受到广泛关注。借助于随机逼近方法，提出了求解随机变分不等式问题的向前–向后线搜索算法，该算法每次迭代只需计算一次到闭凸集上的投影，并且不要求Lipschitz常数信息，从而避免了很多不必要的计算量。在温和的假设下，证明了算法产生的序列几乎处处收敛到随机变分不等式问题的解，以及算法基于自然残差剩余函数的次线性收敛率和迭代复杂度结果。最后，通过数值算例验证了算法的可行性和有效性。     

一类互惠共存系统的时间周期解

互惠共存系统的时间周期解在理论和应用中有着重要意义.本文研究了一类具有Holling Ⅲ功能性反应及非齐次项的互惠共存系统的时间周期解问题.首先利用Galerkin方法构造逼近时间周期解序列,然后利用Leray-Schauder不动点定理和先验估计,证明了逼近时间周期解序列的收敛性,从而得到该系统时间周期解的存在性.     

一类非线性jerk方程的改进两变量展开法

应用改进的两变量展开法求解非线性含有三次非线性项的三阶微分方程的近似频率和近似解析周期解。该方法结合了Lindstedt-Poincare方法与两变量展开法不仅可以适用于弱非线性振动问题的求解而且还可以适用于强非线性振动问题的求解。文中以一个不含速度线性项的非线性jerk方程作为例子分析并得到二阶近似周期和二阶近似解析周期解,与数值方法给出的“精确”周期解比较,二阶近似解析周期解比一阶近似解析周期解要精确得多。结果表明,改进的两变量展开法能够适用于求解非线性jerk方程。而且在jerk方程不含速度线性项时该方法仍然有效。     

抽象空间中二阶非线性奇异边值问题的正解

本文在一个特殊的Banach空间中研究了一类二阶奇异边值问题正解的存在性,其中的非线性项含有一阶导数,并且在自变量的端点处和该空间的零元处具有奇异性.通过构造一个特殊的非空凸闭集,利用Kuratowskii非紧性测度理论和Monch不动点定理,获得了该类问题正解的存在性.与已有文献相比,本文没有利用近似逼近方法.因此,即使退化到纯量空间,本文所用方法也完全不同于已有文献,并且得到了更为有效的结果.最后给出了两个例子说明其应用.     

一类KdV-Burgers方程的概周期解

KdV-Burgers方程出现在许多物理模型中,是非线性科学领域中的重要模型之一.本文讨论一类具有阻尼和非齐次项的KdV-Burgers方程的概周期解存在性问题.首先利用Galerkin方法构造出方程的有界解,并利用一些数学不等式给出这个解的先验估计;然后利用所得的先验估计和标准的紧致性方法证明方程广义解的存在性;最后证明当方程的非齐次项函数是关于时间变量的概周期函数时,该广义解就是方程的概周期解.     

非线性拟双曲方程的有限元配置法数值分析

基于有限元配置法,采用分片双三次Hermite插值多项式空间作为逼近函数空间,本文对粘性振动及神经传播过程中涉及的一类非线性拟双曲方程的初边值问题建立了二维半离散和全离散格式.并对两种格式证明了数值解的存在唯一性,应用微分方程先验估计的理论和技巧得到了L2模最佳阶误差估计.数值实验结果表明:所提方法在保证整体误差估计要求且不增加计算量的前提下,比传统有限元方法有更高的逼近精度,并扩展了配置法的应用范围.     

水平地震激发的等截面立柱的非线性动力响应

本文采用非线性Ｒｎｙｌｅｉｇｈ阻尼来描述立柱在地震响应初期有激发而加速运动,至最大速度后开始衰减至停止运动,取适合所有边界条件的振型函数代入由非线性偏微分方程构成的控制方程,当立柱两端铰支时,其振型函数的系数为时间自变量的函数构成的富氏级数,应用富氏级数的正交性,此控制方程化为一无穷非线性常微分方程组,用逐次渐近法求解即每次只取一个未知函数,得到一个非齐次ＶａｎｄｅｒＰｏｌ方程,从而给出其头两次的渐近解,并给出其数值结果和讨论了解的分岔的意义。     

强非线性自激振子同宿轨道的摄动分析方法

在双曲函数摄动法的基础上,推广双曲函数Lindstedt-Poincaré (L-P)法的适用范围,使之适用于定量分析一类含五次强非线性项的自激振子的同宿分岔和同宿解问题。以双曲函数系为基础推导出适用于高次非线性系统的摄动步骤,对极限环的同宿分岔参数进行摄动展开,给出同宿摄动解奇异项的定义,以消除同宿摄动解奇异项作为确定极限环同宿分岔点的条件,给出能够严格满足同宿条件的同宿轨道摄动解。算例表明,在相平面内该方法的结果与Runge-Kutta法数值周期轨道的逼近结果比较吻合。     

位势井及其对具异号源项波动方程的应用

本文研究具有两个异号非线性源项的波动方程的初边值问题。应用位势井方法,解决了不具正定能量情况下问题整体解的存在性问题。证明了对于非线性项的指数在一定条件下,问题存在整体弱解。从而拓展了已知结果。     

Ekeland变分原理导出的向量均衡系统解的存在性

本文研究了定义在度量空间上的向量均衡系统解的存在性问题。利用非线性标量化方法,将向量优化问题转化为数量优化问题,得到了Ekeland变分原理的一个向量形式推广。用向量形式Ekeland变分原理,证明了向量均衡系统解的存在性定理。结果表明,如果函数满足向量形式Ekeland变分原理和上半连续性条件,那么向量均衡系统的解集非空。     

囿变多重参数算法收敛性分析

把一类囿变控制函数作连续——跳跃分解，用分段线性函数作逼近，将最优控制问题化为参数非线性规划，并讨论算法的收敛性     

一类具有分布式记忆的带跳随机延迟微分方程半隐式欧拉数值解的收敛性

带泊松跳的随机延迟微分方程因其众多的应用背景而得到了广泛的关注,但目前的研究大多都假定其中的延迟项是离散的.考虑到连续延迟或称为分布式记忆延迟存在于许多实际问题中,本文将分布式记忆项引入到带跳的随机微分方程中,研究了一类具有分布式记忆项与泊松跳的随机微分方程的数值解问题.构造了该方程的半隐式欧拉数值解,证明了方程的解析解与半隐式欧拉数值解的高阶有界性,并在局部Lipschitz条件下证明了半隐式欧拉数值解的均方收敛性,并且通过数值算例验证了结论的正确性.     

求解非定常N-S方程的稳定化分数步长法研究

本文研究了求解非定常Navier-Stokes方程的稳定化分数步长法.首先,通过一阶精度的算子分裂,将非线性项和不可压缩条件分裂到两个不同的子问题中,并对非线性项采用Oseen迭代.格式分为两步:第一步求解一个线性椭圆问题;第二步求解一个广义的Stokes问题.这两个子问题关于速度都满足齐次Dilichlet边界条件.同时,在格式的第二步添加了局部稳定化项,使用等阶序对来加强数值解的稳定性.通过能量估计方法,对速度与压力做了收敛性分析和误差估计.最后,数值实验验证了方法的有效性.