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非线性波动问题的数值模拟与分析

非线性波动问题的数值模拟与分析
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  • 批准号:10601055
  • 批准年度: 2006年
  • 学科分类:炎症、感染与免疫(H1005) |
  • 项目负责人:何立
  • 负责人职称:暂无数据
  • 依托单位:中国科学技术大学
  • 资助金额:0万元
  • 项目类别:面上项目
  • 研究期限:2007年01月01日 至 2009年12月31日
  • 中文关键词: 非线性;波动;数值;模拟
  • 英文关键词:Nonlinear wave equation; Discontinuous Galerkin method; Nonlinear stability; High order accaracy

项目摘要

中文摘要

本项目以数学物理中出现的非线性波动问题为研究对象,针对几类具有典型物理意义的方程,如Camassa-Holm方程、 Cahn-Hilliard方程、Hunter-Saxton方程等,设计相应的间断有限元算法,并给出理论分析。.如何处理好该类方程中的强非线性项和非线性色散项,并消除某些没有足够光滑性的解所产生高频色散误差,以及解决高阶导数的时间步长问题,是困扰该类方程数值模拟的主要问题。我们针对这些问题,建立了相应的间断有限元方法以及相关理论。同时,我们研制相关的实用数值模拟软件,用实际算例和理论分析证明了间断有限元方法在求解非线性波动方程过程中的优越性,体现其非线性稳定性、高精度、易于实现并行化、自适应和处理复杂边界等优点。.数值模拟的成功有助于进一步了解非线性演化方程的特性,从而揭示其物理本质,指导数学物理问题研究。

英文摘要

In this project, we consider the discontinuous Galerkin method for the nonlinear wave equations in mathematical physics. These nonlinear wave equations are typical model equations in physics, including Camassa-Holm equation, Cahn-Hilliard equations and Hunter-Saxton equation, etc..The treatment for the strong nonlinear terms and nonlinear dispersive terms, the lack of smoothness at the edge of solutions which introduces high-frequency dispersive errors into the calculation and small time step restriction for stability are the main issues for solving this kind of this problem. It is still a challenge to design stable and accurate numerical schemes. We develop and analysis the discontinuous Galerkin methods. We give the error analysis and perform extensive numerical experiments for nonlinear problems to demonstrate the accuracy and capability of the discontinuous Galerkin methods. These methods are flexible for general geometry, unstructured meshes and hp adaptivity, and have excellent parallel efficiency. They provide a useful class of numerical tools for solving nonlinear wave equations. .The characteristic of the nonlinear evolution equations is further comprehended through the success of the numerical simulation. The essence of the physical phenomena is explored and the research of the mathematical physics will be further developed.

结题摘要

本项目以数学物理中出现的非线性波动问题为研究对象,针对几类具有典型物理意义的方程,如Camassa-Holm方程、 Cahn-Hilliard方程、Hunter-Saxton方程等,设计相应的间断有限元算法,并给出理论分析。如何处理好该类方程中的强非线性项和非线性色散项,并消除某些没有足够光滑性的解所产生高频色散误差,以及解决高阶导数的时间步长问题,是困扰该类方程数值模拟的主要问题。我们针对这些问题,建立了相应的间断有限元方法以及相关理论。同时,我们研制相关的实用数值模拟软件,用实际算例和理论分析证明了间断有限元方法在求解非线性波动方程过程中的优越性,体现其非线性稳定性、高精度、易于实现并行化、自适应和处理复杂边界等优点。数值模拟的成功有助于进一步了解非线性演化方程的特性,从而揭示其物理本质,指导数学物理问题研究。

评估说明

    国家自然科学基金项目“非线性波动问题的数值模拟与分析”发布于爱科学iikx,并永久归类于相关科学基金导航中,仅供广大科研工作者查询、学习、选题参考。国科金是根据国家发展科学技术的方针、政策和规划,以及科学技术发展方向,面向全国资助基础研究和应用研究,发挥着促进我国基础研究源头创新的作用。国科金的真正价值在于它能否为科学进步和社会发展带来积极的影响。

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