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高维扩散方程的非线性保正有限体积格式设计及其理论分析

批准号:
11771052
项目类别:
面上项目
资助金额:
48.0 万元
负责人:
高志明
学科分类:
算法基础理论与构造方法
结题年份:
2021
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
邬吉明、徐骁、洪旗、苏帅、董成

项目摘要

结项摘要

项目成果

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中文摘要
本项目以Z箍缩驱动聚变-裂变混合能源堆设计研究中的数值模拟需求为牵引,在极端物理条件下,研究非结构强扭曲网格上高维扩散方程的高精度非线性保正有限体积格式,主要包括 :(1)强扭曲网格上二维扩散方程的高精度保正格式构造;(2)非结构多面体网格上扩散方程的高精度保正格式研究;(3)非线性代数系统的高效解法器设计;(4)扩散方程非线性保正格式的理论分析。本项目的研究成果可以为大规模辐射磁流体力学科学计算程序研制过程中能量方程和磁场演化方程的求解提供高精度、高效、保物理且鲁棒的算法,从而为提高我国在Z箍缩驱动混合能源堆设计方面的数值模拟能力作贡献。此外,它还可以应用于水文地质学和油藏模拟领域等一些关系国家民生的重要领域中,具有重大的理论研究意义和应用价值。
英文摘要
For the demand of numerical simulation of Z-pinch driven fusion-fission hybrid reactor, this project will study several accurate and positivity-preserving nonlinear finite volume schemes for high dimensional diffusion equation on unstructured meshes with strong distortion under the extreme physical conditions. The main research contents include the following: (1) construction of the accurate and positivity-preserving finite volume scheme for two dimensional diffusion equation on unstructured meshes with strong distortion; (2) construction of the accurate and positivity-preserving finite volume scheme for diffusion equation on the unstructured polyhedral meshes; (3) design of an efficient solver for the resulting nonlinear system; (4) theoretical analysis of the proposed positivity-preserving finite volume schemes. The research will provide the accurate, efficient and robust algorithm for solving the energy equation and magnetic diffusion equation in the numerical simulation of magnetohydrodynamics, and improve the ability of numerical simulation of Z-pinch driven fusion-fission hybrid reactor design in our country. In addition, the results of this project can be applied to some important areas such as hydrological geology and reservoir simulation, and is of great theoretical significance and application value.
本项目以Z箍缩驱动聚变-裂变混合能源堆设计研究中的数值模拟需求为牵引,在极端物理条件下,系统研究了二三维非结构网格上非线性辐射扩散方程的高精度有限体积格式,主要包括:(1)单元中心型保正格式和节点型保正格式;(2)非线性保极值格式;(3)保正解耦型离散对偶有限体积格式;(4)非线性辐射扩散方程高效迭代加速算法;(5)改进型Q1有限体积元格式及其强制性分析。本项目的研究成果为大规模辐射磁流体力学科学计算程序研制过程中能量方程和磁场演化方程的求解提供了高精度、高效、保物理且鲁棒的算法,为提高我国在Z箍缩驱动混合能源堆设计方面的数值模拟能力提供了支撑。
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
Analysis of a special ${Q_1}$-finite volume element scheme for anisotropic diffusion problems
各向异性扩散问题的特殊Q(1)-有限体积元方案分析
DOI: 10.4208/nmtma.oa-2018-0080
发表时间: 2019
期刊: Numerical Mathematics Theory, Methods and Applications
影响因子: --
作者: [Fang Fang, Qi Hong, Jiming Wu]
通讯作者: Jiming Wu
A 3D cell-centered Lagrangian scheme for the ideal Magnetohydrodynamics equations on unstructured meshes
非结构化网格上理想磁流体动力学方程的 3D 以单元为中心的拉格朗日方案
DOI: 10.1016/j.cma.2018.08.022
发表时间: 2018-12
期刊: Comput. Methods Appl. Mech. Engrg
影响因子: --
作者: [Xiao Xu, Zihuan Dai, Zhiming Gao]
通讯作者: Zhiming Gao
DOI: 10.1016/j.amc.2020.125301
发表时间: 2020-09
期刊: Appl. Math. Comput.
影响因子: --
作者: [Gang Peng;Zhiming Gao;Xinlong Feng]
通讯作者: Gang Peng;Zhiming Gao;Xinlong Feng
Divergence-free radial kernel for surface Stokes equations based on the surface Helmholtz decomposition
基于表面亥姆霍兹分解的表面斯托克斯方程的无散径向核
DOI: 10.1016/j.cpc.2020.107408
发表时间: 2020-11-01
期刊: COMPUTER PHYSICS COMMUNICATIONS
影响因子: 6.3
作者: [Li, Jingwei, Gao, Zhiming, Feng, Xinlong]
通讯作者: Feng, Xinlong
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    Z箍缩驱动ICF三维数值模拟方法研究
    血液动力学中的形状优化问题理论与算法研究
    国内基金
    海外基金