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求解反应扩散方程的紧致隐积分因子方法 被引量:4
1
作者 张荣培 《中国海洋大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2012年第S1期208-212,共5页
积分因子(IF)方法是近年来提出的求解刚性常微分方程组的一种有效的数值方法。本文应用改进的紧致隐积分因子(cIIF)方法求解二维反应扩散方程。在空间离散上采用二阶中心差分方法。数值模拟得到各种斑图结构与所引文献结果相当一致。
关键词 反应扩散方程 紧致隐积分因子方法 有限差分
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非线性薛定谔方程的隐积分因子方法 被引量:1
2
作者 张静静 《北京信息科技大学学报(自然科学版)》 2017年第3期88-91,共4页
针对一维非线性薛定谔方程采用中心差分进行空间离散,得到一系列常微分方程组(Ordinary Differential Equations,ODEs),再用隐积分因子(Implicit Integral Factor,IIF)方法对ODEs进行时间离散,对线性扩散项和非线性反应项分别进行显式... 针对一维非线性薛定谔方程采用中心差分进行空间离散,得到一系列常微分方程组(Ordinary Differential Equations,ODEs),再用隐积分因子(Implicit Integral Factor,IIF)方法对ODEs进行时间离散,对线性扩散项和非线性反应项分别进行显式处理和隐式处理,构造出2种半隐格式,即2阶IIF格式和4阶IIF格式。通过数值试验,利用迭代算法,其4阶IIF差分格式可以达到空间2阶和时间4阶精度。与经典的Crank-Nicolson(C-N)有限差分格式相比,隐积分因子方法可以较大提高时间方向的精度。 展开更多
关键词 积分因子方法 非线性薛定谔方程 迭代算法
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基于离散余弦变换的积分因子方法求解非线性Allen-Cahn方程 被引量:1
3
作者 张荣培 霍俊蓉 杨程程 《沈阳师范大学学报(自然科学版)》 CAS 2021年第2期159-163,共5页
非线性Allen-Cahn方程在材料学、生物学、化学等许多科学领域有着广泛的应用,是相场模拟模型的一类重要方程,该方程描述的是二元合金在一定温度下进行相位分离的过程。首先针对齐次Neumann边界条件下的Allen-Cahn方程应用有限差分方法... 非线性Allen-Cahn方程在材料学、生物学、化学等许多科学领域有着广泛的应用,是相场模拟模型的一类重要方程,该方程描述的是二元合金在一定温度下进行相位分离的过程。首先针对齐次Neumann边界条件下的Allen-Cahn方程应用有限差分方法进行离散,将离散后得到的差分矩阵对角化,得到相应的特征值和特征向量;接着,利用Kronecker积写出二维拉普拉斯算子的微分矩阵,得到一组非线性常微分方程组;然后,发展积分因子方法进行时间离散,且在时间离散的具体实现过程中,结合快速离散余弦变换进行求解,提高了计算效率;最后,给出数值试验。数值结果显示,提出的方法能快速地得到方程的数值解,得到随时间推移数值结果形状的变化规律,该方法准确有效。 展开更多
关键词 Allen-Cahn方程 有限差分 积分因子方法 离散余弦变换
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用积分因子方法研究非完整约束系统的守恒律 被引量:9
4
作者 张毅 葛伟宽 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2003年第10期2363-2367,共5页
用积分因子方法研究非线性非完整约束系统的守恒律 .给出了非完整约束系统的Routh方程的积分因子的定义 ,研究了守恒量存在的必要条件 ,建立了系统的守恒定理及其逆定理 。
关键词 非完整约束系统 守恒律 积分因子方法 ROUTH方程 守恒量
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隐-显积分因子间断Galerkin方法求解二维辐射扩散方程 被引量:1
5
作者 张荣培 蔚喜军 +1 位作者 崔霞 冯涛 《计算物理》 EI CSCD 北大核心 2012年第5期647-653,共7页
提出一种求解二维非平衡辐射扩散方程的数值方法.空间离散上采用加权间断Galerkin有限元方法,其中数值流量的构造采用一种新的加权平均;时间离散上采用隐-显积分因子方法,将扩散系数线性化,然后用积分因子方法求解间断Galerkin方法离散... 提出一种求解二维非平衡辐射扩散方程的数值方法.空间离散上采用加权间断Galerkin有限元方法,其中数值流量的构造采用一种新的加权平均;时间离散上采用隐-显积分因子方法,将扩散系数线性化,然后用积分因子方法求解间断Galerkin方法离散后的非线性常微分方程组.数值试验中在非结构网格上求解了多介质的辐射扩散方程.结果表明:对于强非线性和强耦合的非线性扩散方程组,该方法是一种非常有效的数值算法. 展开更多
关键词 二维辐射扩散方程 间断有限元 加权平均 隐-显积分因子方法 非结构网格
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求解极坐标系下反应扩散方程的紧致隐积分因子方法
6
作者 霍俊蓉 张荣培 《数值计算与计算机应用》 2021年第2期146-154,共9页
反应扩散方程在物理、化学和生物等领域有着重要的应用.以往的工作主要在矩形区域上考虑求解,本文研究圆形和环形区域上求解反应扩散方程.首先将反应扩散方程写成极坐标形式,利用二阶有限差分方法在空间r方向和θ方向分别进行离散.将网... 反应扩散方程在物理、化学和生物等领域有着重要的应用.以往的工作主要在矩形区域上考虑求解,本文研究圆形和环形区域上求解反应扩散方程.首先将反应扩散方程写成极坐标形式,利用二阶有限差分方法在空间r方向和θ方向分别进行离散.将网格上的数值解以矩阵形式表示,并且将微分算子离散成矩阵形式,从而得到紧致形式下的非线性常微分方程组,然后应用隐积分因子方法求解该非线性常微分方程组.紧致隐积分因子方法不仅降低了存储量,而且在每一个时间层只需要求解局部的非线性代数方程组.最后给出数值算例,选取带有精确解的反应扩散方程以及Schnakenberg模型,在圆形和环形区域上求解反应扩散方程组,数值结果显示该方法能够快速且准确地计算. 展开更多
关键词 反应扩散方程 极坐标 紧致隐积分因子方法 有限差分 图灵斑图
原文传递
准坐标下广义非保守系统Lagrange方程的积分因子与守恒定理
7
作者 郑世旺 乔永芬 《商丘师范学院学报》 CAS 2007年第3期68-68,共1页
用积分因子方法研究了准坐标下广义非保守系统Lagrange方程的守恒定理,列写了系统的运动微分方程和其积分因子的定义,研究守恒量存在的必要条件,建立系统的守恒定理及其逆定理,并举例说明了结果的应用。
关键词 LAGRANGE方程 积分因子方法 非保守系统 守恒定理 准坐标 广义 运动微分方程 守恒量
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关于“积分因子法”的探讨(Ⅰ)
8
作者 周俐麟 戴立辉 《大学数学》 1995年第2期227-231,共5页
本文给出了一些常见的重要的常微分方程的基本积分子表,探讨了求积分因子的原理和方法。
关键词 基本积分因子 探求积分因子方法
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二维分数阶非线性薛定谔方程的守恒数值方法 被引量:3
9
作者 张荣培 张怡 刘佳 《沈阳师范大学学报(自然科学版)》 CAS 2018年第2期169-173,共5页
非线性薛定谔方程在许多领域有重要应用,尤其分数阶非线性薛定谔方程研究日益火热。主要研究二维分数阶非线性薛定谔方程的守恒数值求解方法。首先,为了减少存储量和运行时间,引入分数阶微分矩阵,应用加权和偏移Grunwald-Letnikov空间... 非线性薛定谔方程在许多领域有重要应用,尤其分数阶非线性薛定谔方程研究日益火热。主要研究二维分数阶非线性薛定谔方程的守恒数值求解方法。首先,为了减少存储量和运行时间,引入分数阶微分矩阵,应用加权和偏移Grunwald-Letnikov空间差分格式,对二维分数阶非线性薛定谔方程进行空间离散;然后,利用紧致隐式积分因子方法的优点(指数矩阵可以在预处理阶段计算和存储,在时间循环过程中可以直接应用,且对扩散项的精确计算与非线性项的隐式处理解耦,只需在每个时间周期内求解每个空间网格点的局部非线性代数方程组),对二维分数阶非线性薛定谔方程进行时间离散;最后,数值算例验证了方法的守恒性、准确性和有效性。 展开更多
关键词 分数阶非线性薛定谔方程 加权偏移Grunwald-Letnikov差分 紧致积分因子方法 守恒性
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分数阶玻色-爱因斯坦凝聚态的数值方法
10
作者 邵永运 韩子健 +1 位作者 张荣培 王语 《沈阳师范大学学报(自然科学版)》 CAS 2018年第5期417-423,共7页
针对分数阶玻色-爱因斯坦凝聚态(BEC)的基态和第一激发态进行了研究。首先使用归一化梯度流的方法将分数阶玻色-爱因斯坦凝聚态的基态问题转化为求解分数阶Gross-Pitaevskii方程的最小能量问题。由于分数阶拉普拉斯算子的非局部性质,计... 针对分数阶玻色-爱因斯坦凝聚态(BEC)的基态和第一激发态进行了研究。首先使用归一化梯度流的方法将分数阶玻色-爱因斯坦凝聚态的基态问题转化为求解分数阶Gross-Pitaevskii方程的最小能量问题。由于分数阶拉普拉斯算子的非局部性质,计算分数阶GP方程的特征值和特征函数是一个挑战。传统的Grünwald-Letnikov差分法精度低、稳定性差。利用加权偏移的Grünwald-Letnikov差分法(WSGD)进行空间离散,离散结果为一个常微分方程组,具有二阶精度并且无条件稳定。时间离散方面采用了隐式积分因子(IIF)方法,计算精度高、存储量小、效率高。最后,数值实验通过调节分数阶阶数α和非线性参量β来演示包含谐振子势的BEC的基态和第一激发态。数值结果表明了2种数值方法的收敛性、高效性和准确性。 展开更多
关键词 玻色-爱因斯坦凝聚态 归一化梯度流 分数阶Gross-Pitaevskii方程 加权偏移Grünwald-Letnikov差分法 隐式积分因子方法
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单面约束Birkhoff系统的守恒律 被引量:2
11
作者 张毅 《苏州科技学院学报(工程技术版)》 CAS 2003年第2期49-55,共7页
利用积分因子方法研究单面约束Birkhoff系统的守恒律。定义了单面约束Birkhoff系统运动微分方程的积分因子的概念;研究了系统存在守恒律的必要条件,建立了系统的积分因子与守恒律之间的关系,并给出了用于确定积分因子的广义Killing方程... 利用积分因子方法研究单面约束Birkhoff系统的守恒律。定义了单面约束Birkhoff系统运动微分方程的积分因子的概念;研究了系统存在守恒律的必要条件,建立了系统的积分因子与守恒律之间的关系,并给出了用于确定积分因子的广义Killing方程;研究了逆问题。文末举例说明结果的应用。 展开更多
关键词 单面约束Birkhoff系统 守恒律 积分因子方法 运动微分方程 广义Killing方程 分析力学
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微结构固体中孤立波的动力稳定性
12
作者 韩元春 那仁满都拉 《动力学与控制学报》 2021年第1期96-102,共7页
描述微结构固体中波传播的一种KdV类方程作为控制方程并利用积分因子方法,对微结构固体中传播孤立波的动力学稳定性进行了数值模拟研究.主要以高斯波、Ricker子波以及双曲正割波扰动作为初始扰动,考察了不同小扰动下孤立波能否较长时间... 描述微结构固体中波传播的一种KdV类方程作为控制方程并利用积分因子方法,对微结构固体中传播孤立波的动力学稳定性进行了数值模拟研究.主要以高斯波、Ricker子波以及双曲正割波扰动作为初始扰动,考察了不同小扰动下孤立波能否较长时间保持波形结构和传播速度而稳定传播问题.结果表明,不同的小扰动对孤立波的影响不同,孤立波的稳定传播与扰动幅度和宽度都有关系,只有受到幅度和宽度都非常小的扰动下在弱微尺度非线性效应的微结构固体中传播的孤立波才能显现出一定程度的抗干扰性和动力学稳定性,能够在微结构固体中较长时间稳定传播. 展开更多
关键词 微结构固体 孤立波 稳定性 积分因子方法
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守恒型Allen-Cahn方程的显式高阶保极值格式
13
作者 孙竟巍 张弘 +1 位作者 钱旭 宋松和 《数学理论与应用》 2021年第3期96-110,共15页
相比于经典Allen-Cahn方程,修正的Allen-Cahn方程由于加入了非局部的拉格朗日乘子,使得方程解的质量得以守恒.本文针对守恒型Allen-Cahn方程构造一系列最高到八阶精度的保极值格式.基于二阶有限差分空间离散,我们提出一种高阶积分因子两... 相比于经典Allen-Cahn方程,修正的Allen-Cahn方程由于加入了非局部的拉格朗日乘子,使得方程解的质量得以守恒.本文针对守恒型Allen-Cahn方程构造一系列最高到八阶精度的保极值格式.基于二阶有限差分空间离散,我们提出一种高阶积分因子两步Runge-Kutta方法求解守恒型Allen-Cahn方程.之后证明该格式可以保持守恒型Allen-Cahn方程的极值原理和质量守恒律,并且给出数值格式的收敛性分析.最后,分别使用二维和三维的数值实验来验证理论结果和数值格式的性能表现. 展开更多
关键词 保极值原理 修正的Allen-Cahn方程 质量守恒 积分因子两步Runge-Kutta方法
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