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非线性发展方程的时空高精度谱配置算法

批准号:
11301343
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
22.0 万元
负责人:
易利军
依托单位:
学科分类:
算法基础理论与构造方法
结题年份:
2016
批准年份:
2013
项目状态:
已结题
项目参与者:
余旭洪、陈升、盛长滔、穆军

项目摘要

结项摘要

项目成果

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中文摘要
谱方法是求解偏微分方程的一种重要数值方法,已被广泛应用于科学及工程计算的众多领域。传统的计算方法在时间方向主要采用差分方法,导致与空间方向的谱逼近不匹配,从而限制了整体精度的提高。因此,本项目拟研究非线性发展方程的时空高精度谱配置算法。我们首先考虑非线性常微分方程(组)初值问题的Legendre配置方法,并提出简单易施、快速稳定的高精度算法;然后考虑非线性抛物型和双曲型方程初边值问题,采用Legendre配置法对空间和时间方向进行全离散,进而构造相应的时空高精度算法。本项目的研究成果将进一步推动谱方法的应用,并为实际计算中更为复杂的发展型偏微分方程的数值求解提供强有力的算法支持。
英文摘要
Spectral method is an important numerical method for solving partial differential equations which has been widely used in many areas of scientific and engineering computing. The difference scheme is usually adopted in time, which resulted in the mismatch with the spectral scheme in the spatial direction, and limited the overall accuracy. Thus, in this project we shall focuse on study of the high accuracy algorithm for the space-time spectral collocation method for nonlinear evolution equations. We first consider the initial value problems of nonlinear ordinary differential equations, and design simple,fast and stable Legendre collocation algorithms with high accuracy. We then consider the initial boundary value problems of nonlinear parabolic and hyperbolic equations, use the Legendre collocation method for discretization in both spatial and temporal directions, and design the corresponding space-time algorithms with high accuracy. The research results of this project will further promote the application of spectral method, and provide a powerful support for numerically solving the more complicated evolutionary partial differential equations in the actual computation.
谱方法作为求解偏微分方程的一种重要数值方法,已被广泛应用于科学及工程计算的众多领域。传统的计算方法在时间方向主要采用差分方法,导致与空间方向的高精度谱逼近不匹配,从而限制了整体精度的提高。在本项目的资助下,我们已经依照研究计划,针对若干非线性发展方程的时空高精度谱配置算法开展了系统、深入的研究工作,具体包括:.(1) 针对一阶和二阶非线性常微分方程(组),设计了单区间和多区间Legendre谱配置格式,构造了快速稳定的高精度算法,大量数值算例表明了该算法的计算高效性。.(2) 针对空间方向一维的非线性抛物型和双曲型偏微分方程初边值问题,将时间方向和空间方向的Legendre谱配置方法有机结合起来,设计了时空谱配置格式,构造了相应的时空高精度谱配置算法,并将其应用于若干非线性发展型偏微分方程(组)的数值计算。. (3) 针对具有光滑核和弱奇异核的线性和非线性Volterra积分微分方程,构造了高效的hp时间步进法,建立起相应的最优误差估计理论,特别地,对于奇性解也获得了指数阶的收敛。.总体而言,我们在SIAM Journal on Numerical Analysis、Mathematics of Computation 和 Journal of Scientific Computing等国际有重要影响的学术刊物共发表SCI论文11篇,基本完成项目拟定计划和目标。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI: 10.1002/mma.2973
发表时间: 2014-10
期刊: Mathematical Methods in the Applied Sciences
影响因子: 2.9
作者: [T. Sun;Lijun Yi]
通讯作者: T. Sun;Lijun Yi
An L^infty-error estimate for the h-p version continuous Petrov-Galerkin method for nonlinear initial value problems
非线性初值问题的 h-p 版本连续 Petrov-Galerkin 方法的 L^infty 误差估计
DOI: --
发表时间: 2015
期刊: East Asian Journal on Applied Mathematics
影响因子: 1.2
作者: [Lijun Yi]
通讯作者: Lijun Yi
DOI: 10.1080/00207160.2013.841901
发表时间: 2014-07
期刊: International Journal of Computer Mathematics
影响因子: 1.8
作者: [Lijun Yi;Zhong-qing Wang]
通讯作者: Lijun Yi;Zhong-qing Wang
DOI: 10.1080/00207160.2015.1011142
发表时间: 2016-06
期刊: International Journal of Computer Mathematics
影响因子: 1.8
作者: [T. Sun;Lijun Yi]
通讯作者: T. Sun;Lijun Yi
共 11 条
    时空Galerkin方法及其高精度后处理与自适应计算
    • 批准号:
      12571391
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      43.00万元
    • 批准年份:
      2025
    • 负责人:
      易利军
    • 依托单位:
    具有记忆项的偏积分微分方程的时空高精度方法
    • 批准号:
      21ZR1447200
    • 项目类别:
      省市级项目
    • 资助金额:
      0.0万元
    • 批准年份:
      2021
    • 负责人:
      易利军
    • 依托单位:
    几类发展方程的hp型Galerkin时间步进法
    • 批准号:
      12171322
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      51万元
    • 批准年份:
      2021
    • 负责人:
      易利军
    • 依托单位:
    积分微分方程的hp时间步进法及其自适应算法
    • 批准号:
      11771298
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      48.0万元
    • 批准年份:
      2017
    • 负责人:
      易利军
    • 依托单位:
    国内基金
    海外基金