带有界面的Helmholtz方程高阶紧致有限差分方法及其并行算法研究
批准号:
11961054
项目类别:
地区科学基金项目
资助金额:
41.0 万元
负责人:
冯秀芳
依托单位:
学科分类:
微分方程数值解
结题年份:
2023
批准年份:
2019
项目状态:
已结题
项目参与者:
冯秀芳
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中文摘要
Helmholtz方程有着广泛的物理背景和众多的应用领域,如电磁波传输问题,水下声波的传播、散射等。由于问题本身的特点和数学模型的复杂性为数值计算带来了挑战,尤其是无界域和大波数问题的数值处理,许多实际问题在极坐标或球坐标下处理会带来降维的优势,但因此需要处理界面问题,因此建立求解带有界面的Helmholtz方程的高效、稳定、易于实现的数值计算方法具有非常重要的理论和实际应用价值。本项目拟采用有限差分方法针对带有界面的二维、三维Helmholtz方程在极坐标系、球坐标系下建立高阶紧致差分格式,结合浸入界面方法来处理界面问题;在无界域上带有界面Helmholtz方程分别采用完美匹配层,人工边界条件及项目组设计的边界条件进行处理,对所构造方法进行理论分析;建立非均网格上的高阶紧致差分格式,对离散后的方程组开发相应的预条件子,构造具有并行性质的迭代方法如CARP-CG对离散后的方程组进行求解。
英文摘要
A variety of physical phenomena, including acoustic and electromagnetic waves transmission and scattering are described by the Helmholtz equation, it is a big challenge for researcher to numerical solving Helmholtz equations on unbounded domain and with high wave number. We have to deal with interface problem when the advantage of lowing dimension is taken to solve Helmholtz equations in polar coordinates or spherical coordinates. Iit is very important to develop efficient numerical methods for solving Helmholtz equations with interface. The project aim to establish high order compact finite difference method for 2D and 3D Helmholtz equations in polar coordinates or spherical coordinates, solve interface problem with immersed interface methods; solve Helmholtz equation with interface problem by matching different boundary condition skill, such as perfectly matched layer, artificial boundary condition and ours, discuss the relationship between wave number and space step size , develop the finite difference method to apply on nonuniform grids ,design ideal preconditioner for linear system and solve it by iteration methods with paralleling quality like CARP-CG method.
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DOI:10.3969/j.issn.1005-3085.2022.01.009
发表时间:2022
期刊:工程数学学报
影响因子:--
作者:王芳;冯秀芳
通讯作者:冯秀芳
DOI:https://doi.org/10.1007/s40096-022-00498-6
发表时间:2022
期刊:Mathematical Sciences
影响因子:2
作者:Shuaikang Wang;Yongbin Ge
通讯作者:Yongbin Ge
DOI:--
发表时间:2020
期刊:SIAM Journal on Scientific Computing
影响因子:--
作者:BAIYING DONG;XIUFANG FENG;ZHILIN LI
通讯作者:ZHILIN LI
DOI:--
发表时间:2021
期刊:四川师范大学学报(自然科学版)
影响因子:--
作者:何尚琴;冯秀芳
通讯作者:冯秀芳
DOI:10.3969/j.issn.1005-3085.2021.06.008
发表时间:2021
期刊:工程数学学报
影响因子:--
作者:何尚琴;冯秀芳
通讯作者:冯秀芳
浸入界面方法的改进研究及其应用
- 批准号:11161036
- 项目类别:地区科学基金项目
- 资助金额:47.0万元
- 批准年份:2011
- 负责人:冯秀芳
- 依托单位:
我国近代力学发展史的若干问题研究
- 批准号:10702030
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:16.0万元
- 批准年份:2007
- 负责人:冯秀芳
- 依托单位:
国内基金
海外基金















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