非定常偏微分方程基于特征投影分解和离散先验插值方法的降阶时空有限元法研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11671106
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    50.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A0504.微分方程数值解
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

The non-stationary partial differential equations (NPDEs) have very broad applied background. The project is mainly focused on the optimization numerical methods and their theories based on proper orthogonal decomposition (POD) and discrete empirical interpolation method (DEIM) for NPDEs, with the goal to employ the POD method to simplify the classical space-time finite element methods for NPDEs which include millions or even tens of millions of unknown quantities. Thus, they are simplified into the reduced-order optimized numerical models which only contain a few, up to a dozen unknowns, but have sufficiently high accuracy. We adopt DEIM in algorithm implementations for the reduced-order optimized numerical models such that their computing time is diminished greatly. Thereby, we expect that these methods become a set of new optimized numerical computational theories and methods for NPDEs. And then, we will use the new optimized numerical computational theories and methods for NPDEs to implement numerical simulations for real-life problems. The unknown of the optimized reduced-order numerical models based on POD and DEIM can be greatly diminished. Thus, they can greatly save computational load and computing time as well as memory requirement so that they can greatly reduce the truncation error accumulation in the computational process and improve computational efficiency and computational accuracy. Therefore, the research on the project has not only important theoretical value, but also has wide application prospect.
非定常偏微分方程有着广泛的应用背景。本项目主要针对非定常偏微分方程去做基于特征投影分解(POD)和基于离散先验插值方法的最优化数值计算方法与理论研究。项目的目标是利用POD方法将含有数百万甚至数千万个未知量的非定常偏微分方程经典的时空有限元法,降阶成为只含有很少几个、最多十几个未知量,但具有足够高精确度的最优化降阶数值模型。并在这些最优化降阶数值模型的算法实现中,采用离散先验插值方法使其计算时间极大地减少,使这套最优化数值方法成为非定常偏微分方程的最优化计算新理论和新方法;并用这些非定常偏微分方程的最优化数值计算新理论和新方法对实际问题做数值模拟。这些基于POD和基于离散先验插值方法的最优化降阶数值模型将能极大地减少未知量,从而极大地节省计算量和计算时间及内存的要求,并极大地减少计算过程中截断误差的积累、提高计算效率和计算精确度。因此,该项目既具有重要的理论价值,又具有广泛的的应用前景。

结项摘要

非定常偏微分方程有着广泛的应用背景。本项目已经针对非定常偏微分方程用基于特征投影分解(POD)和基于离散先验插值方法的最优化时空有限元数值计算方法与理论做了大量研究。该项目已利用POD方法将含有数百万甚至数千万个未知量的非定常偏微分方程经典的时空有限元法及相关数值方法降阶成为只含有很少几个、最多十几个未知量但具有足够高精确度的最优化降阶数值模型。并在这些最优化降阶数值模型的算法实现中,采用了离散先验插值方法使其计算时间极大地减少,这套最优化数值方法已经成为非定常偏微分方程的最优化计算新理论和新方法;而且用这些非定常偏微分方程的最优化数值计算新理论和新方法对实际问题做数值模拟。这些基于POD和基于离散先验插值方法的最优化降阶数值模型极大地减少未知量,从而极大地节省计算量和计算时间及内存的要求,并极大地减少计算过程中截断误差的积累、提高计算效率和计算精确度。因此,该项目既具有重要的理论价值,又具有广泛的应用前景。

项目成果

期刊论文数量(48)
专著数量(1)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Stabilized finite volume element method for the 2D nonlinear incompressible viscoelastic flow equation
二维非线性不可压缩粘弹性流动方程的稳定有限体积元法
  • DOI:
    10.1186/s13661-017-0862-1
  • 发表时间:
    2017-12
  • 期刊:
    Boundary Value Problems
  • 影响因子:
    1.7
  • 作者:
    Xia Hong;Luo Zhendong
  • 通讯作者:
    Luo Zhendong
A reduced-order extrapolated approach to solution coefficient vectors in the Crank-Nicolson finite element method for the uniform transmission line equation
均匀传输线方程 Crank-Nicolson 有限元法中系数向量的降阶外推法
  • DOI:
    10.1016/j.jmaa.2020.124511
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Journal of Mathematical Analysis and Applications
  • 影响因子:
    1.3
  • 作者:
    Fei Teng;Zhendong Luo
  • 通讯作者:
    Zhendong Luo
A reduced-order extrapolation technique for solution coefficient vectors in the mixed finite element method for the 2D nonlinear Rosenau equation
二维非线性Rosenau方程混合有限元法中解系数向量的降阶外推技术
  • DOI:
    10.1016/j.jmaa.2019.123761
  • 发表时间:
    2020-05
  • 期刊:
    Journal of Mathematical Analysis and Applications
  • 影响因子:
    1.3
  • 作者:
    Fei Teng;Zhendong Luo
  • 通讯作者:
    Zhendong Luo
A reduced-order extrapolated finite difference iterative method for the Riemann-Liouville tempered fractional derivative equation
Riemann-Liouville缓和分数阶导数方程的降阶外推有限差分迭代法
  • DOI:
    10.1016/j.apnum.2020.05.028
  • 发表时间:
    2020-11
  • 期刊:
    Applied Numerical Mathematics
  • 影响因子:
    2.8
  • 作者:
    Zhendong Luo;Hulin Ren
  • 通讯作者:
    Hulin Ren
Stabilized mixed finite element model for the 2D nonlinear incompressible viscoelastic fluid system
二维非线性不可压缩粘弹性流体系统的稳定混合有限元模型
  • DOI:
    10.1186/s13661-017-0788-7
  • 发表时间:
    2017-04
  • 期刊:
    Boundary Value Problems
  • 影响因子:
    1.7
  • 作者:
    Zhendong Luo;Junqiang Gao
  • 通讯作者:
    Junqiang Gao

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其他文献

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  • 发表时间:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    孙萍
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    --
  • 发表时间:
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    --
  • 作者:
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    2011
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非饱和水流问题的广义差分法及其
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  • 作者:
    李焕荣;罗振东;谢正辉;朱江
  • 通讯作者:
    朱江

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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