对流占优扩散反应方程的定制有限点法

1

作者 杨红红 秦新强 《西安理工大学学报》 CAS 北大核心 2018年第2期211-215,222,共6页

传统的微分方程数值解方法求解对流占优扩散反应方程时,往往产生数值震荡现象。为了消除数值震荡,本文结合定制有限点方法(TFPM)构造了一种新的数值算法。该方法基于所求解问题的局部性质量身构建,能够有效消除对流占优引起的数值不稳... 传统的微分方程数值解方法求解对流占优扩散反应方程时,往往产生数值震荡现象。为了消除数值震荡,本文结合定制有限点方法(TFPM)构造了一种新的数值算法。该方法基于所求解问题的局部性质量身构建,能够有效消除对流占优引起的数值不稳定。给出了不同离散形式的稳定性条件,并通过数值算例验证了解法的高效性。 展开更多

关键词 定制有限点法 对流占优扩散反应方程 指数基函数 三角基函数

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对流扩散反应方程的六阶混合型紧致差分格式

2

作者 王明镜 田芳 《工程数学学报》 北大核心 2025年第1期13-31,共19页

针对变系数对流扩散反应方程,构造了三种六阶混合型紧致差分格式。首先,基于泰勒级数展开推导了高阶导数的高阶差分逼近算子。然后,采用截断误差余项修正法,利用原模型方程,得到了求解对流扩散反应方程的三种六阶混合型紧致差分格式。最... 针对变系数对流扩散反应方程,构造了三种六阶混合型紧致差分格式。首先,基于泰勒级数展开推导了高阶导数的高阶差分逼近算子。然后,采用截断误差余项修正法,利用原模型方程,得到了求解对流扩散反应方程的三种六阶混合型紧致差分格式。最后,选取典型算例进行了数值实验,验证了所提格式的精度。 展开更多

关键词 对流扩散反应方程 紧致差分格式 高精度

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定常对流扩散反应方程非均匀网格上高精度紧致差分格式 被引量：17

3

作者 田芳 田振夫 《工程数学学报》 CSCD 北大核心 2009年第2期219-225,共7页

本文构造了非均匀网格上求解定常对流扩散反应方程的高精度紧致差分格式。我们首先基于非均匀网格上函数的泰勒级数展开,给出了一阶导数和二阶导数的高阶近似表达式;然后将模型方程变形,借助于对流扩散方程高精度紧致格式构造的方法,结... 本文构造了非均匀网格上求解定常对流扩散反应方程的高精度紧致差分格式。我们首先基于非均匀网格上函数的泰勒级数展开,给出了一阶导数和二阶导数的高阶近似表达式;然后将模型方程变形,借助于对流扩散方程高精度紧致格式构造的方法,结合原模型方程,得到定常对流扩散反应方程的高精度紧致差分格式;最后给出的数值算例验证了本文格式高精度和高分辨率的优点。 展开更多

关键词 对流扩散反应方程 高精度紧致差分格式 非均匀网格 对流占优 边界层

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求解变系数对流扩散反应方程的指数型高精度紧致差分方法 被引量：8

4

作者 田芳 葛永斌 《工程数学学报》 CSCD 北大核心 2017年第3期283-296,共14页

本文给出了一种数值求解变系数对流扩散反应方程的指数型高精度紧致差分方法.我们首先将模型方程变形,借助常系数对流扩散方程的指数型高精度紧致差分格式,采用残量修正法得到变系数对流扩散反应方程的指数型高精度紧致差分格式;并从理... 本文给出了一种数值求解变系数对流扩散反应方程的指数型高精度紧致差分方法.我们首先将模型方程变形,借助常系数对流扩散方程的指数型高精度紧致差分格式,采用残量修正法得到变系数对流扩散反应方程的指数型高精度紧致差分格式;并从理论上分析了当Pelect数很大时,本文格式达到四阶计算精度时网格步长的限制条件;离散得到的代数方程组可采用追赶法直接求解.数值实验结果与理论分析完全吻合,表明了本文格式对于边界层问题或大梯度变化的物理量求解问题具有的高精度和鲁棒性的优点. 展开更多

关键词 对流扩散反应方程 指数型有限差分格式 高精度紧致差分格式 对流占优 边界层

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一维定常对流扩散反应方程的高精度紧致差分格式 被引量：5

5

作者 祁应楠 武莉莉 《华中师范大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2017年第1期1-6,共6页

针对一维定常对流扩散反应方程,提出了一种四阶精度的有理型紧致差分格式,其局部截断误差为O(h4);然后通过Richardson外推技术和算子插值法将本文格式的精度提高到六阶.因为格式仅涉及到3个网格基架点,所以对于Dirichlet边值问题,由差... 针对一维定常对流扩散反应方程,提出了一种四阶精度的有理型紧致差分格式,其局部截断误差为O(h4);然后通过Richardson外推技术和算子插值法将本文格式的精度提高到六阶.因为格式仅涉及到3个网格基架点,所以对于Dirichlet边值问题,由差分格式可得三对角线性方程组,可采用追赶法进行求解.最后通过数值算例验证了本文方法的精确性和可靠性. 展开更多

关键词 对流扩散反应方程 高阶紧致格式 RICHARDSON外推 有限差分法

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一维非定常对流扩散反应方程的高精度紧致差分格式 被引量：2

6

作者 杨晓佳 田芳 《河北大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2017年第1期5-12,共8页

针对一维非定常对流扩散反应方程,首先推导了一种新的2层高精度紧致差分隐格式,其截断误差为O(τ~2+τh^2+h^4),即当τ=O(h^2)时,格式空间具有四阶精度;然后采用Fourier分析方法分析了格式的稳定性;最后通过数值算例验证了本文格式的精... 针对一维非定常对流扩散反应方程,首先推导了一种新的2层高精度紧致差分隐格式,其截断误差为O(τ~2+τh^2+h^4),即当τ=O(h^2)时,格式空间具有四阶精度;然后采用Fourier分析方法分析了格式的稳定性;最后通过数值算例验证了本文格式的精确性和可靠性. 展开更多

关键词 对流扩散反应方程 非定常 紧致差分格式 隐式格式 高精度

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求解一维对流扩散反应方程的高阶紧致格式 被引量：5

7

作者 赵秉新 《重庆理工大学学报（自然科学）》 CAS 2012年第7期100-104,共5页

通过指数变换将原方程变换为对流扩散方程,对变换后方程中的对流项和扩散项分别采用高阶迎风紧致格式和对称紧致格式进行离散,在时间上采用四阶龙格库塔方法进行推进,从而得到了一种具有O(h4+τ4)阶收敛精度求解非定常对流扩散反应问题... 通过指数变换将原方程变换为对流扩散方程,对变换后方程中的对流项和扩散项分别采用高阶迎风紧致格式和对称紧致格式进行离散,在时间上采用四阶龙格库塔方法进行推进,从而得到了一种具有O(h4+τ4)阶收敛精度求解非定常对流扩散反应问题的紧致格式。通过数值算例并与已有格式的结果进行对比,验证了格式具有良好性能。 展开更多

关键词 高精度 对流扩散反应方程 有限差分方法 非定常

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基于对流-扩散-反应方程的肿瘤细胞生长趋势建模

8

作者 张鲁筠 江铭炎 包安德 《中国生物医学工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第5期679-689,共11页

癌症是威胁人类生命的主要疾病之一。应用数学和物理理论,结合计算机技术,将各种影响肿瘤生长的因素综合考虑,建立可靠的肿瘤生长趋势模型,对于获得肿瘤生物学过程的知识及优化治疗方案都有着重要的意义。综合考虑肿瘤细胞间黏着能量、... 癌症是威胁人类生命的主要疾病之一。应用数学和物理理论,结合计算机技术,将各种影响肿瘤生长的因素综合考虑,建立可靠的肿瘤生长趋势模型,对于获得肿瘤生物学过程的知识及优化治疗方案都有着重要的意义。综合考虑肿瘤细胞间黏着能量、细胞运动速度、细胞间压强、肿瘤内部质量交换及营养浓度分布等多个因素,以遵循质量守恒定律的对流-反应-扩散偏微分方程为基础,详细描述肿瘤细胞生长模型的建立原理和过程,并分析其合理性和实际意义。通过仿真实验,分析讨论模型中的重要参数,如肿瘤细胞维持可生长的最低营养浓度、黏着能量参数和肿瘤初始形状等的意义以及对肿瘤细胞生长趋势的影响。仿真结果表明,构建的肿瘤细胞生长模型能够演化肿瘤向外生长扩张的趋势,并能够根据营养浓度的变化等条件演化出相应的结果,模拟出肿瘤生长过程中出现的突起结构,说明这是符合实际肿瘤细胞生长的基本模式。此课题的研究具有预测肿瘤生长趋势,辅助临床肿瘤治疗的实际意义。 展开更多

关键词 肿瘤细胞生长趋势 数学建模 对流-反应-扩散方程 扩散-反应方程

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对流-扩散-反应方程的变分多尺度解法 被引量：3

9

作者 朱海涛 欧阳洁 《工程数学学报》 CSCD 北大核心 2009年第6期997-1004,共8页

根据变分多尺度的思想求解了对流项和反应项占优的对流-扩散-反应方程。在变分多尺度思想的理论框架内,推导了附加于Galerkin变分弱形式的稳定化结构和具体的稳定化系数;阐述了这种稳定化结构和经典的SUPG稳定化结构之间的关系;数值算... 根据变分多尺度的思想求解了对流项和反应项占优的对流-扩散-反应方程。在变分多尺度思想的理论框架内,推导了附加于Galerkin变分弱形式的稳定化结构和具体的稳定化系数;阐述了这种稳定化结构和经典的SUPG稳定化结构之间的关系;数值算例表明,该稳定化系数可以适应均匀和非均匀的计算网格。通过网格的恰当加密,变分多尺度方法消除了算例中的数值伪振荡。 展开更多

关键词 对流-扩散-反应方程 变分多尺度方法 SUPG 稳定化方法

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一种求解三维非稳态对流扩散反应方程的高精度有限差分格式 被引量：8

10

作者 魏剑英 葛永斌 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2022年第2期187-197,共11页

针对三维非稳态对流扩散反应方程,构造了一种高精度紧致有限差分格式,对空间的离散采用四阶紧致差分方法,对时间的离散采用Taylor级数展开和余项修正技术,所提格式在时间上的精度为二阶、在空间上的精度为四阶.利用Fourier稳定性分析法... 针对三维非稳态对流扩散反应方程,构造了一种高精度紧致有限差分格式,对空间的离散采用四阶紧致差分方法,对时间的离散采用Taylor级数展开和余项修正技术,所提格式在时间上的精度为二阶、在空间上的精度为四阶.利用Fourier稳定性分析法证明了该格式是无条件稳定的.最后给出数值算例验证了理论结果. 展开更多

关键词 对流扩散反应方程 变对流项和反应项系数 高精度紧致格式 无条件稳定 有限差分法

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对流占优扩散方程的改进特征差分算法 被引量：3

11

作者 秦新强 马逸尘 《工程数学学报》 CSCD 北大核心 2002年第4期51-56,44,共7页

将特征线方法和有限差分方法相结合,给出了一种求解对流占优扩散方程数值解的新的隐式特征差分格式,并研究了新算法的收敛性。新算法的优点是适应性强,特别适用于变系数方程,数值试验的结果表明在消除数值震荡方面更有效。

关键词 对流占优扩散方程 特征线差分法 线性插值 收敛性

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对流占优扩散方程一种新的特征差分算法 被引量：3

12

作者 秦新强 李秋芳 《西安理工大学学报》 CAS 2003年第2期139-144,共6页

将特征线法和有限差分法相结合,借助于双线性插值,给出了求解对流占优扩散方程数值解的一种新的特征差分格式,并研究了算法的收敛性。该算法的优点是特别适用于求解变系数的对流占优扩散方程,能更有效地消除数值震荡现象。

关键词 对流占优扩散方程 特征线差分法 双线性插值 收敛性

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一维定常型对流占优扩散方程的一类迎风有限体积格式(英文) 被引量：2

13

作者 王同科 《应用数学》 CSCD 北大核心 2004年第4期544-550,共7页

本文针对一维定常型对流占优扩散方程提出了一类迎风有限体积格式 .该格式对对流项具有二阶精度 ,对扩散项保持一阶精度 ,符合对流占优扩散问题强对流、弱扩散的特点 .

关键词 一维定常型对流占优扩散方程 迎风有限体积格式 误差估计

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对流占优扩散方程的分裂特征混合有限元方法

14

作者 张建松 张月芝 +1 位作者 朱江 羊丹平 《高校应用数学学报（A辑）》 CSCD 北大核心 2016年第3期338-350,共13页

利用修正的特征线方法,构建一类求解对流占优扩散方程的分裂特征混合有限元算法.在新的算法中,混合系统的系数矩阵对称正定,且原未知函数u与流函数σ=-ε▽u可分离求解.推导了加权能量模意义下的最优阶误差估计,并给出数值算例验证理论... 利用修正的特征线方法,构建一类求解对流占优扩散方程的分裂特征混合有限元算法.在新的算法中,混合系统的系数矩阵对称正定,且原未知函数u与流函数σ=-ε▽u可分离求解.推导了加权能量模意义下的最优阶误差估计,并给出数值算例验证理论上的分析结果. 展开更多

关键词 混合有限元 特征线方法 分裂解 对称正定系统 对流占优扩散方程

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对流占优扩散方程的变网格特征混合元方法

15

作者 杨晓忠 徐云峰 季仲贞 《现代电力》 1998年第2期38-43,共6页

研究了二维非线性对流占优扩散方程的变网格特征混合元方法，提出四种全离散变网格特征混合元格式，证明了格式的唯一可解性，给出了理论分析及误差估计，并证明这一估计在能量模意义下是最佳的。

关键词 对流占优 扩散方程 变网格 特征混合元

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对流反应扩散方程的SUPG稳定化时空有限元解的误差估计 被引量：2

16

作者 林嘉斌 李宏 +1 位作者 董自明 赵智慧 《应用数学》 CSCD 北大核心 2020年第2期275-294,共20页

将时空有限元方法和流线扩散迎风Petrov-Galerkin方法(SUPG)相结合,构造对流扩散反应方程的一种全离散稳定化时空有限元方法.和传统的SUPG方法不同,本文为得到高精度尤其是时间高精度格式,在时空两个方向同时使用离散变分形式.该类格式... 将时空有限元方法和流线扩散迎风Petrov-Galerkin方法(SUPG)相结合,构造对流扩散反应方程的一种全离散稳定化时空有限元方法.和传统的SUPG方法不同,本文为得到高精度尤其是时间高精度格式,在时空两个方向同时使用离散变分形式.该类格式曾被工程师用来数值模拟一些实际问题,但很难看到相关文献的理论分析证明.本文时间方向利用Gauss-Legendre和Gauss-Lobatto积分,并和有限元方法相结合,证明数值解的稳定性和误差估计.不但去掉时空网格的限制条件,而且将时间和空间变量解耦,克服了时空有限元方法在建立格式时由于时空变量统一处理而导致的理论分析和数值模拟中的高维度难度和复杂性,本文不需要引入对偶问题的证明思路丰富了稳定化SUPG时空有限元方法的理论. 展开更多

关键词 稳定化时空有限元方法 SUPG方法 对流扩散反应方程 高斯积分准则 误差估计

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二维对流扩散方程的高精度全隐式多重网格方法 被引量：9

17

作者 葛永斌 吴文权 田振夫 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第6期678-682,共5页

提出了数值求解二维非定常变系数对流扩散方程的一种时间二阶、空间四阶精度的三层全隐紧致差分格式。为了加快迭代求解隐格式时在每一个时间步上的收敛速度,采用多重网格加速技术,建立了适用于本文高精度全隐紧致格式的多重网格算法。... 提出了数值求解二维非定常变系数对流扩散方程的一种时间二阶、空间四阶精度的三层全隐紧致差分格式。为了加快迭代求解隐格式时在每一个时间步上的收敛速度,采用多重网格加速技术,建立了适用于本文高精度全隐紧致格式的多重网格算法。数值实验结果验证了本文方法的精确性、稳定性和对高网格雷诺数问题的强适应性。 展开更多

关键词 对流扩散方程 对流占优 全隐紧致差分格式 高精度 多重网格

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对流占优的扩散问题的局部间断Galerkin方法 被引量：3

18

作者 王阿霞 马逸尘 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第2期234-237,共4页

针对具有周期性边界条件对流占优的扩散问题中的二阶导数,引入辅助变量,构造了局部间断Galerkin(LDG)方法,并给出了方法的稳定性结果和误差估计式.局部间断Galerkin方法是Runge-Kutta间断Galerkin方法的推广,具有高阶精度,能够灵活处理... 针对具有周期性边界条件对流占优的扩散问题中的二阶导数,引入辅助变量,构造了局部间断Galerkin(LDG)方法,并给出了方法的稳定性结果和误差估计式.局部间断Galerkin方法是Runge-Kutta间断Galerkin方法的推广,具有高阶精度,能够灵活处理复杂区域,易于处理复杂边界的边值问题,能够有效去除近似解在间断、大梯度处产生的虚假振荡.数值实验说明,当有限元空间取为一次多项式空间时,LDG方法具有二阶收敛,误差满足理论估计式.该方法可以推广到更高阶的方程,如Korteweg-de Vries方程、重调和方程等. 展开更多

关键词 局部间断Galerkin方法 对流占优的扩散问题 高阶精度 误差估计

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非线性对流占优扩散问题的特征CFDSD法 被引量：1

19

作者 钱凌志 蔡慧萍 +1 位作者 顾海波 马菊香 《石河子大学学报（自然科学版）》 CAS 2011年第5期655-660,共6页

为探讨二维非线性对流占优扩散问题的有效数值解法,将特征线法与差分流线扩散(FDSD)法相结合,对于该问题构造了一种特征-有限差分流线扩散(CFDSD)格式,给出了CFDSD格式的实现过程,并对其稳定性及误差估计进行了分析,最后通过数值算例将C... 为探讨二维非线性对流占优扩散问题的有效数值解法,将特征线法与差分流线扩散(FDSD)法相结合,对于该问题构造了一种特征-有限差分流线扩散(CFDSD)格式,给出了CFDSD格式的实现过程,并对其稳定性及误差估计进行了分析,最后通过数值算例将CFDSD格式与标准的Galerkin方法和FDSD格式进行比较,分析了新算法的有效性。 展开更多

关键词 非线性对流占优扩散 CFDSD方法 误差估计 稳定性

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含源定常对流扩散方程的高精度紧致差分格式 被引量：7

20

作者 王彩华 《天津师范大学学报（自然科学版）》 CAS 2003年第1期29-33,共5页

对一维、定常、常系数、含源对流扩散方程给出了一种原则上可达任意阶精度的三点紧致差分格式,该格式具有不依赖ε的一致收敛性和无条件稳定性,故而适应于大的Péclet数,即对流占优问题.数值实验验证了理论分析的结果.

关键词 对流扩散方程 Péclet数 紧致差分格式 对流占优问题

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