几个非线性发展型方程的多尺度算法

来源 :中山大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhongtianlang
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
本文研究典型的非线性发展方程的多尺度算法,发展了两类算法——基于多尺度Galerkin方法的多层扩充法和多尺度Runge-Kutta-Galerkin方法。我们推广了Chen等(2009)提出的解第二类非线性算子方程的多层扩充法的理论框架,使之可以适用于更一般的第二类非线性算子方程。在此基础上,我们给出了求解sine-Gordon方程和Burgers方程的多层扩充法,并给出相应的收敛性分析和数值算例。理论分析表明,多层扩充近似解可以达到和投影近似解相同的收敛阶,同时大大减少计算量。数值算例验证了理论分析的正确性和算法的有效性。另外,我们将基于标准正交的多尺度基函数的Galerkin方法和经典的显式的四阶Runge-Kutta法结合起来,用于求解KdV方程、Burgers方程和KdVBurgers方程。   首先,本文简要回顾多尺度算法的发展与现状。突出了求解发展方程的两个关键问题:即计算量和误差积累问题,指出很多物理问题的模型方程是非线性发展型偏微分方程,发展这类方程的有效算法是具有理论价值和实际意义的。   接着,本文给出求解第二类非线性算子方程的多层扩充法的一般理论框架,证明了该算法可以达到和投影法相同的收敛阶和线性的计算复杂度。   然后,我们把第二类非线性算子方程的多层扩充法用于求解非线性sine-Gordon方程的全离散格式的每个时间步对应的方程,并给出近似解的收敛性分析。理论分析和数值结果表明,多层扩充近似解确实可以达到和投影近似解相同的收敛阶,同时减少大量计算时间。   进一步地,本文将给出的解一般的第二类非线性算子方程的多层扩充法应用于求解Burgers方程的Crank-Nicolson-Galerkin格式,证明了多层扩充近似解达到和投影近似解相同的最优收敛阶,并给出数值算例,验证了理论分析的正确性和算法的有效性。   最后,将多尺度Galerkin方法和经典的四阶Runge-Kutta法结合起来,用于求解KdV方程、Burgers方程和KdV-Burgers方程。所有数值算例的结果表明,该算法很稳定,且可以在较小维数的逼近空间中求得了精度很高的近似解。   数值结果表明,本文给出的两种方法都是求解非线性发展型发程的有效算法。多层扩充法的优势是,可以在节省大量计算时间的基础上得到高精度的近似解,多尺度Runge-Kutta-Galerkin法有两个重要优势:一、算法很稳定,无需做任何稳定化处理就可以用于求解KdV方程;二、可以得到很高精度的近似解,在所用的基底个数较少的情况下,近似解和解析解也拟合得很好。
其他文献
在现代管理体制背景下,企业想要提升职工思想形态意识,充分发挥企业政工工作的作用,实现政工工作与企业管理工作的良好融合,应当全面创新企业政工工作,实现政工工作的立体化
风力发电机所处工况往往比较恶劣,要求所选发电机具有坚固、可靠、维护保养简单且成本低等特点。本文以发电机惯例对开关磁阻发电机电磁功率与结构尺寸进行重新计算,以提高发电效率降低电机损耗为设计目的,对开关磁阻发电机进行了设计与优化。设计过程中采用了多学科不同的分析与研究方法,验证过程中采用系统模型与自建模型相互验证,通过以上方法系统地对开关磁阻发电机性能问题进行研究,为开关磁阻发电机进一步适应直驱风力发
随着电力系统的涵义日益丰富,传统电网的安全性、环保性以及可靠性已不能满足智能电网的需求。如分布式能源(Distributed Energy Resourse DER)大规模简单并网,将对系统稳定运行、电能质量等造成不利影响。针对配电网故障的高发性,电网智能化的发展趋势对电力系统故障自愈以及恢复供电方式提出了新的要求。研究DER变流器控制策略可以让并网运行更加流畅、更灵活。此外,多代理技术(mult
党的十九届四中全会审议通过了《中共中央关于坚持和完善中国特色社会主义制度、推进国家治理体系和治理能力现代化若干重大问题的决定》,提出了构筑了中国制度建设理论的学
针对目前广州地铁一号线、二号线供电系统运营中出现的动力配电变压器的装机容量偏大和车站变电所的无功补偿装置均不需投入等两个问题,从车站变电所及110kV主变电所的负荷计
随着电力网络的发展和电压稳定问题的日益突出,对大电网电压/无功的协调控制提出了更高的要求。二级电压控制作为维持系统电压水平、提高系统电压稳定性的重要环节得到广泛的关注。二级电压控制的基本思路是首先根据其网架特性将大电网划分为几个控制区域,在每个控制区域内选择其电压变化能够代表本区域内负荷电压水平的节点作为主导节点。在系统运行时,二级电压控制负责监测主导节点的电压,通过调整一级电压控制器的电压参考值
面对新形势新任务新要求,迫切需要不断探索新时代企业思想政治工作的特点和规律,在守正创新上下功夫,切实增强思想政治工作针对性和实效性,推动思想政治工作强起来,为企业改
在现代化市场竞争环境背景下,企业除了要关注自身的经济效益问题,还应当将工作重点放在政工管理问题上.本文主要从政工管理工作的重要性以及目前各个企业存在的实际管理难点
本文研究了二元金属合金定向凝固过程中的对流和扩散现象以及对材料凝固微观结构形态的影响。首先实验观测了二元合金材料凝固过程中微观结构的生长和分布规律,分析研究了生
政工干部之所以需要在日常工作中密切联系群众,是由党和国家的工作宗旨和工作性质决定的,我国是人民当家作主的国家,需要了解广大群众最根本的需求.然而,目前政工干部在开展