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相似文献
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1.
一维非定常对流扩散方程的高阶组合紧致迎风格式   总被引:1,自引:0,他引:1  
通过将对流项采用四五阶组合迎风紧致格式离散,扩散项采用四阶对称紧致格式离散之后,对得到的半离散格式在时间方向采用四阶龙格库塔方法求解,从而得到了一种求解非定常对流扩散方程问题的高精度组合紧致有限差分格式,其收敛阶为O(h~4+τ~4).经Fourier精度分析和数值验证,证实了格式的良好性能.三个数值算例包括线性常系数问题,矩形波问题和非线性问题,数值结果表明:该格式具有很高的分辨率,且适用于对高雷诺数问题的数值模拟.  相似文献   

2.
广义平均值差分格式在对流—扩散方程中的应用   总被引:1,自引:0,他引:1  
§1.引言 从逼近的角度看,微分方程的各种数值方法均可认为是对解函数的某种方式的逼近。当解具有大梯度时,线性逼近的效果往往不好。一般的克服办法是细分网格或采用高阶多项式插值。本文考虑从非线性逼近的角度处理微分方程大梯度问题。前几年孙家昶导出广义平均值以及一类半线性数值微分公式,并且运用这种工具解常微分方程的初边值问题,取得良好效果。本文在此基础上对于对流—扩散方程用广义平均值构造了一种自适应的差分格式,使之具有根据解的局部性态选择格式的特点,并分析了格式的截断误差和所引入参数的选取,以及格式的稳定性和保单调性条件。对于一维及二维问题的一  相似文献   

3.
基于四次 B 样条函数,提出一种求解一类对流-扩散方程的四次 B 样条方法。首 先利用光滑余因子协调法,得到有界闭区间上具有均匀节点的一元四次 B 样条基函数表达式。 接着计算在有界闭区间两端点处具有重节点的几种不同情况下的 B 样条基函数表达式,这些样 条基函数具有非负性、单位分解性等良好的性质。然后将一元四次 B 样条函数应用于求解一类 一维对流-扩散方程,其中对于对流-扩散方程的离散过程,对于时间变量的离散采用向前有限 差分,而对于空间变量的离散,引入参数 δ,建立四次样条逼近格式。之后利用四次 B 样条函 数去求解该对流-扩散方程。最后通过具体算例,将四次样条逼近方法与有限差分方法进行比较, 且给出直观的数值误差对比,由此说明样条逼近方法更加简便实用。  相似文献   

4.
通过对三次B-样条和三次三角B-样条基函数引入权因子[ω],给出了对流扩散方程的混合三次B-样条配点法。对对流扩散方程空间离散采用混合三次B-样条配点法和时间离散采用向前有限差分,引入参数[θ],建立差分格式。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有效性,并且适当调整权因子[ω]和参数[θ]的值,可提高计算的精度。  相似文献   

5.
研究一类的非线性对流扩散过程中的反应控制系统的数值分析与估计理论.作者不仅提出了此类控制系统的两种组合迭代格式,而且给出了相应数值解的误差估计理论和稳定性分析结果.  相似文献   

6.
研究了三维对流扩散方程基于有限差分法的多重网格算法。差分格式采用一般网格步长下的二阶中心差分格式和四阶紧致差分格式,建立了与两种格式相适应的部分半粗化的多重网格算法,构造了相应的限制算子和插值算子,并与传统的等距网格下的完全粗化的多重网格算法进行了比较。数值研究结果表明,对于各向异性问题,一般网格步长下的部分半粗化多重网格算法比等距网格下的完全粗化多重网格算法具有个更高的精度和更好的收敛效率。  相似文献   

7.
提出了一种新的求解双曲守恒律方程(组)的四阶半离散中心迎风差分方法.空间导数项的离散采用四阶CWENO(central weighted essentially non—oscillatory)的构造方法,使所得到的新方法在提高精度的同时,具有更高的分辨率.使用该方法产生的数值粘性要比交错的中心格式小,而且由于数值粘性与时间步长无关,从而时间步长可根据稳定性需要尽可能的小.  相似文献   

8.
对流扩散方程是一类典型的偏微分方程,其并行求解方法对其他微积分方程的并行求解具有借鉴意义。对对流扩散方程的并行求解方法进行综述,分为显式直接并行、隐式迭代并行、交替分组显式并行和Monte Carlo并行四种并行求解方法,对其中涉及的计算原理进行描述,给出示例,并指出进一步研究方向。  相似文献   

9.
本文给出求解二维非线性对流扩散方程的局部间断Galerkin有限元方法在非协调三角网格上的自适应算法实现.数值算例表明这种方法可以高效追踪真解的剧烈变化.  相似文献   

10.
求解二维对流扩散方程的格子Boltzmann方法   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
针对二维对流扩散方程,基于D2Q4格子速度,用Chapman-Enskog多尺度分析技术,将时间尺度取为二阶,空间尺度取为一阶,推导了各个速度方向上的平衡态分布函数所满足的条件,给出了简单且对称的平衡态分布函数表达式,所得到的平衡态分布函数能正确地恢复出二维对流扩散方程,从而构建了一种新的求解二维对流扩散方程的D2Q4格子Boltzmann(LB)模型。用所给LB模型对扩散方程和两个不同初边界条件的对流扩散方程进行了数值求解,数值实验结果表明数值解与精确解吻合较好,与相关文献结果比较边界误差要小得多,验证了模型的有效性。  相似文献   

11.
In this study, we present a fast and efficient finite difference method (FDM) for solving the Allen–Cahn (AC) equation on the cubic surface. The proposed method applies appropriate boundary conditions in the two-dimensional (2D) space to calculate numerical solutions on cubic surfaces, which is relatively simpler than a direct computation in the three-dimensional (3D) space. To numerically solve the AC equation on the cubic surface, we first unfold the cubic surface domain in the 3D space into the 2D space, and then apply the FDM on the six planar sub-domains with appropriate boundary conditions. The proposed method solves the AC equation using an operator splitting method that splits the AC equation into the linear and nonlinear terms. To demonstrate that the proposed algorithm satisfies the properties of the AC equation on the cubic surface, we perform the numerical experiments such as convergence test, total energy decrease, and maximum principle.  相似文献   

12.
A linearized implicit finite-difference method is presented to find numerical solutions of the equal width wave equation. The method has been used successfully to investigate the motion of a single solitary wave, the development of the interaction of two solitary waves and an undular bore. The obtained results are compared with other numerical results in the literature. A stability analysis of the scheme is also investigated.  相似文献   

13.
In this paper, we use finite element method to discrete a non-smooth elliptic equation and present some error estimates. Non-smooth Newton-like method is applied to solve the discrete problem. Since Newton's equations have a very bad conditioner when the mesh-size is finer, multigrid technique is used to solve the subproblems. It is shown that if we use V-cycle or cascadic multigrid as an inner iterator, an (nearly) optimal property can be obtained. Numerical results are illustrated to confirm the error estimates we obtained and the efficiency of the non-smooth Newton-like method combining with multigrid technique. Especially, if the mesh-size h becomes much smaller, the method can save substantial computational work.  相似文献   

14.
《国际计算机数学杂志》2012,89(7):1512-1521
In this paper, we construct a group of Saul'yev type asymmetric difference formulas for the dispersive equation. Based on these formulas we derive a new alternating 6-point group algorithm to solve dispersive equations with periodic boundary conditions. The algorithm has a high-order accuracy in space and an unconditional stability. The theoretical results are conformed to the numerical simulation. A comparison of this algorithm with the previous Alternating Group Explicit method is presented.  相似文献   

15.
16.
鉴于目前流行的求解大型稀疏代数方程组的投影迭代法中,为提高迭代效率,在迭代前通常需要对稀疏矩阵进行预处理,改善迭代矩阵的条件数,从而减少迭代次数,这使得发展稀疏矩阵的存储技术变得尤为关键。基于二维对流扩散方程的四阶紧致差分格式,将其转化为代数方程组,得到其三对角块形式的系数矩阵,利用稀疏矩阵存储技术和预条件迭代法进行求解,并与传统的中心差分格式所得数值解进行比较,充分说明了方法的高效性和可靠性。  相似文献   

17.
We propose a tailored finite point method (TFPM) for solving a quasilinear time-dependent Burgers' equation with a small coefficient of viscosity. The selected basis functions for the TFPM automatically fit the properties of the local solution in time and space simultaneously. The stability and error analysis for the TFPM are given. We also demonstrate the efficiency of the proposed scheme on relatively coarse meshes. The numerical results indicate that the TFPM achieves high accuracy and effectively captures the shock solutions.  相似文献   

18.
波动方程数值模拟普遍存在计算量大的问题,如何根据波动方程有限差分方法的特点开展并行化方法研究是适应微机多核发展的必然趋势。结合波动方程数值模拟中的多层循环嵌套问题和OpenMP的特点,通过确定循环体并行顺序、减少串行环节、合并循环体、准确设置制导语句以及线程绑定优化等方法有助于实现微机多核的高效并行。针对波动方程特点的多核并行不仅有助于提高单机计算效率,对于提高计算机集群上常用的MPI+OpenMP混合并行效率也具有重要意义。  相似文献   

19.
In this paper, we propose a simple general form of high-order approximation of O(c2+ch2+h4) to solve the two-dimensional parabolic equation αuxx+βuyy=F(x,y,t,u,ux,uy,ut), where α and β are positive constants. We apply the compact form for solving diffusion-convection equation. The results of numerical experiments are presented and compared with analytical solutions to confirm the higher accuracy of the presented scheme.  相似文献   

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