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具有Neumann边界条件的半线性抛物方程的快速紧致指数时间差分方法。 (英语) Zbl 1414.65028号

摘要:本文提出了一种快速紧致指数时间差分方法,用于求解一类具有Neumann边界条件的半线性抛物方程。模型方程首先用四阶紧致有限差分格式在空间离散,并适当处理边界条件,然后用快速傅里叶变换对角化得到的半离散系统,并根据Duhamel原理使用指数积分器进一步表示为时间积分公式。通过对非线性项进行多步插值和对基本积分进行精确计算,最终得到了全离散格式。通过数值实验验证了该方法的准确性和有效性。

MSC公司:

65号06 含偏微分方程边值问题的有限差分方法
65T50型 离散和快速傅里叶变换的数值方法
65天30分 数值积分
65平方米 含偏微分方程初值和初边值问题离散方程的数值解
65D05型 数值插值
35K58型 半线性抛物方程

软件:

罗德斯
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参考文献:

[1] Ju,L。;张杰。;朱,L。;Du,Q.,半线性抛物方程的快速显式积分因子法,J.Sci。计算。,62, 2, 431-455 (2015) ·Zbl 1317.65172号
[2] 朱,L。;Ju,L。;Zhao,W.,二阶半线性抛物方程的快速高阶紧致指数时间差分Runge-Kutta方法,J.Sci。计算。,67, 3, 1043-1065 (2016) ·Zbl 1342.65187号
[3] Lele,S.K.,具有光谱分辨率的紧凑有限差分格式,J.Compute。物理。,103, 1, 16-42 (1992) ·Zbl 0759.65006号
[4] 李,M。;Tang,T。;Fornberg,B.,定常不可压Navier-Stokes方程的紧致四阶有限差分格式,国际。J.数字。液体方法,20,10,1137-1151(1995)·Zbl 0836.76060号
[5] 姜涛(Jiang,T.)。;Zhang,Y.-T.,Krylov对流-扩散-反应方程的单步隐式积分因子WENO方法,J.Compute。物理。,311, 22-44 (2016) ·Zbl 1349.65306号
[6] Ju,L。;刘晓凤。;Leng,W.,一类非线性四阶抛物型方程组的紧致隐式积分因子方法,离散Contin。动态。系统。序列号。B、 1667-1687年6月19日(2014年)·Zbl 1304.65190号
[7] Lawson,J.D.,具有大lipschitz常数的稳定系统的广义runge-kutta过程,SIAM J.Numer。分析。,4, 3, 372-380 (1967) ·Zbl 0223.65030号
[8] 聂,Q。;Wan,F.Y.M。;张义堂。;Liu,X.-F.,高空间维度中的紧凑积分因子方法,计算机学报。物理。,227, 10, 5238-5255 (2008) ·Zbl 1142.65072号
[9] 聂,Q。;张义堂。;Zhao,R.,刚性系统的有效半隐式格式,J.Compute。物理。,214, 2, 521-537 (2006) ·兹比尔1089.65094
[10] 王,D。;张,L。;Nie,Q.,高维系统的数组表示积分因子法,J.Compute。物理。,258, 585-600 (2014) ·Zbl 1349.65401号
[11] Certaine,J.,《大时间常数常微分方程的求解》(数字计算机的数学方法(1960),威利:威利纽约),128-132
[12] 考克斯,S.M。;Matthews,P.C.,刚性系统的指数时间差分,J.Compute。物理。,176, 2, 430-455 (2002) ·Zbl 1005.65069号
[13] 杜琪。;朱伟,指数时间差分格式及其轮廓积分修正的分析与应用,BIT,45,2,307-328(2005)·Zbl 1080.65074号
[14] Hochbruck,M。;卢比奇,C。;Selhofer,H.,大型微分方程组的指数积分器,SIAM J.Sci。计算。,19, 5, 1552-1574 (1998) ·Zbl 0912.65058号
[15] Hochbruck,M。;Ostermann,A.,半线性抛物问题的显式指数Runge-Kutta方法,SIAM J.Numer。分析。,43, 3, 1069-1090 (2005) ·Zbl 1093.65052号
[16] Hochbruck,M。;Ostermann,A.,指数积分器,《数值学报》。,19, 209-286 (2010) ·Zbl 1242.65109号
[17] 海尔,E。;Wanner,G.,Stiff和微分代数问题,(求解常微分方程。II.求解常微分方程式。II,计算数学中的Springer级数,第14卷(1996),Springer-Verlag:Springer-Verlag Berlin)·Zbl 0859.65067号
[18] Krogstad,S.,刚性偏微分方程的广义积分因子方法,J.Compute。物理。,203, 1, 72-88 (2005) ·Zbl 1063.65097号
[19] Pope,D.A.,常微分方程数值积分的指数方法,Commun。美国医学会,6491-493(1963)·Zbl 0117.11204号
[20] Liao,W。;朱,J。;Khaliq,A.Q.M.,带Neumann边界条件的非线性反应扩散方程的四阶紧致算法,数值。偏微分方程方法,22,3,600-616(2006)·Zbl 1092.65073号
[21] 赵,J。;Dai,W。;Niu,T.,具有Neumann边界条件的热传导问题的四阶紧致格式,数值。偏微分方程方法,23,5,949-959(2007)·Zbl 1132.65083号
[22] Dai,W.,求解具有Neumann边界条件的N载波系统的改进紧致有限差分格式,Numer。偏微分方程方法,27,2,436-446(2011)·Zbl 1211.65110号
[23] Sun,Z.-Z.,具有Neumann边界条件的热方程的紧致差分格式,数值。偏微分方程方法,25,6,1320-1341(2009)·Zbl 1181.65115号
[24] 刘,L.-B。;Liu,H.-W.,求解具有Neumann边界条件的N载波系统的一种新的四阶差分格式,国际计算杂志。数学。,88, 16, 3553-3564 (2011) ·Zbl 1247.65117号
[25] 高,G.-H。;Sun,Z.-Z,具有Neumann边界条件的热方程的紧致差分格式(II),数字。偏微分方程方法,29,5,1459-1486(2013)·Zbl 1422.65152号
[26] 维格曼。Fast Poisson,A.,《正交并联管上的快速亥姆霍兹和快速线性静电解算器》(1999),劳伦斯伯克利国家实验室
[27] X·冯。;Wu,H.-J.,Allen-Cahn方程和平均曲率流的后验误差估计和自适应有限元方法,J.Sci。计算。,24, 2, 121-146 (2005) ·Zbl 1096.76025号
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