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局部能量耗散率保持近似驱动梯度流,并应用于石墨烯生长。 (英文) Zbl 07435299号

总结:我们开发了一个范式,用于将局部能量耗散率保持(LEDRP)近似发展到由源项驱动的一般梯度流模型。在驱动梯度流模型中,导出的能量密度输运方程具有不确定源。根据驱动梯度流模型及其导出的能量密度输运方程的数学结构,设计了局部能量耗散率保持算法。LEDRP算法在适当的边界条件(如周期性边界条件)下也是全局能量耗散率保持的。然而,事实可能并非如此。然后,我们将该范式应用于石墨烯片生长的相场模型,以产生一组LEDRP算法。为了验证新算法的收敛性,进行了数值细化测试,并对石墨烯生长进行了模拟,以与文献中的现有结果进行对比。

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参考文献:

[1] 艾伦,SM;Cahn,JW,有序二元合金中的基态结构与第二邻相互作用,金属学报。,20, 423 (1972)
[2] 卡恩,JW;Hilliard,JE,非均匀系统的自由能。I.界面自由能,J.Chem。物理。,28, 2, 258-267 (1958) ·Zbl 1431.35066号
[3] Doi,M。;爱德华兹,SF,《聚合物动力学理论》(1986),牛津:牛津大学出版社,牛津
[4] Heo,TW;列,KB;莫塔,AT;Chen,LQ,多晶金属中氢化物形成的相场模型:应用于锆合金中的氢化物,材料学报。,181, 262-277 (2019)
[5] Doi,M.:软物质中的Onsager变分原理。《物理学杂志》。康登斯。事项23284118(2011)
[6] 杨,X。;森林,MG;王强,极性活性液晶的近平衡动力学和一维时空结构,中国。物理学。B、 23118701(2014)
[7] 杨,X。;李,J。;森林,MG;Wang,Q.,活性液晶流动的流体动力学理论和广义Onsager原理,熵,18,202(2016)
[8] Wang,Q.:广义Onsager原理及其应用。In:当前软物质研究的前沿和进展
[9] Michely,T。;Krug,J.,《岛屿、土堆和原子:远离平衡的晶体生长模式和过程》(2004),柏林:施普林格出版社,柏林
[10] 庄,J。;赵伟。;邱,L。;Xin,J。;Dong,J。;Ding,F.,化学气相沉积生长过程中石墨烯的形态演变:相场理论模拟,物理学杂志。化学。C、 1239902-9908(2019)
[11] 马特维,C。;Kim,H。;Chhowalla,M.,《铜上石墨烯化学气相沉积综述》,J.Mater。化学。,21, 3324 (2011)
[12] Hao,Y。;巴拉提,理学硕士;Wang,L。;刘,Y。;Chen,H.,《表面氧在铜上大单晶石墨烯生长中的作用》,《科学》,342720-723(2013)
[13] 吴,B。;耿,D。;徐,Z。;郭毅。;黄,L。;薛,Y。;陈,J。;Yu,G。;Liu,Y.,自组织石墨烯晶体图案,NPG亚洲材料。,5,e36(2013)
[14] 吴,B。;耿博士。;徐,Z。;郭毅。;黄,L。;薛,Y。;陈,J。;Yu,G。;Liu,Y.,各向异性扩散二维晶体生长的相场模拟,Phys。Rev.E Stat.非线性软物质物理学。,88, 052409 (2013)
[15] 沙希尔,KMF;Balandin,AA,石墨烯和多层石墨烯的热性能:在热界面材料中的应用,固态通讯。,152, 15, 1331-1340 (2012)
[16] Avouris,P。;Xia,F.,石墨烯在电子和光子学中的应用,Mrs Bull。,37, 12, 1225 (2012)
[17] Zhu,Y。;Murali,S。;蔡伟(Cai,W.)。;李,X。;苏,JW;波茨,JR;Ruoff,RS,石墨烯和氧化石墨烯:合成,性能和应用,高级材料。,22, 35, 3906-3924 (2010)
[18] 乔·G。;Choe,M。;Lee,S。;西帕克。;Kahng,YH;Lee,T.,石墨烯作为电极在电气和光学器件中的应用,纳米技术,23,11,112001(2012)
[19] 李,X。;蔡伟(Cai,W.)。;An,J。;Kim,S。;Nah,J。;Yang,D。;Piner,R。;Velamakanni,A。;荣格,I。;Tutuc,E。;斯洛伐克班纳吉;科伦坡,L。;Ruoff,RS,铜箔上高质量均匀石墨烯薄膜的大面积合成,科学,3241312-1314(2009)
[20] 宋,J。;Kam,财政年度;Png、RQ;西奥,WL;卓,吉咪;Lim,GK;Ho,PKH;Chua,LL,将石墨烯转移到软表面的一般方法,《自然纳米技术》。,8, 356-362 (2013)
[21] Meca,E。;Lowengrub,J。;Kim,H。;马特维,C。;谢诺伊,VB,《铜上石墨烯外延生长和形状动力学:相场建模和实验》,《纳米快报》。,13, 5692-5697 (2013)
[22] Sun,L。;林,L。;张杰。;Wang,H。;彭,H。;Liu,Z.,利用可调同位素碳源可视化大单晶石墨烯的快速生长,Nano Res.,10,355-363(2016)
[23] Zhang,Y。;张,L。;Kim,P。;Ge,M。;李,Z。;周,C.,单晶石墨烯花的蒸汽捕集生长:合成、形态和电子特性,纳米Lett。,12, 2810-2816 (2012)
[24] 吉米·沃福德;聂,S。;肯塔基州麦卡蒂;北卡罗来纳州巴特尔;Dubon,OD,铜箔上的石墨烯岛:形状、取向和缺陷之间的相互作用,Nano Lett。,10, 4890-4896 (2010)
[25] 拉苏尔,HI;宋,EB;梅克伦堡,M。;里根,不列颠哥伦比亚省;王,KL;伯克希尔哈撒韦公司(BH Weiller);Gimzewski,JK,铜(100)单晶上石墨烯的原子尺度表征,美国化学杂志。《社会学杂志》,13312536-12543(2011)
[26] Wang,H。;王,G。;鲍,P。;Yang,S。;朱伟。;谢,X。;张伟,通过抑制成核在铜箔上可控合成亚毫米单晶单层石墨烯畴,美国化学杂志。Soc.,134,3627-3630(2012年)
[27] 横山,E。;Sekerka,RF,《各向异性表面张力和界面动力学对二维晶体生长过程中图案形成的联合影响的数值研究》,J.Cryst。增长,125389-403(1992)
[28] Elliott,CM;Stuart,AM,离散半线性抛物方程的全局动力学,SIAM J.Numer。分析。,30, 6, 1622-1663 (1993) ·Zbl 0792.65066号
[29] Chen,W。;康德,S。;王,C。;王,X。;Wise,S.,《无斜率选择薄膜模型的线性能量稳定方案》,J.Sci。计算。,52, 546-562 (2011) ·Zbl 1326.76007号
[30] 王,C。;Wise,SM,修正相场晶体方程的能量稳定收敛有限差分格式,SIAM J.Numer。分析。,49, 3, 945-969 (2011) ·Zbl 1230.82005年
[31] 关,Z。;Lowengrub,JS;王,C。;Wise,SM,周期非局部Cahn-Hilliard和Allen-Cahn方程的二阶凸分裂格式,J.Compute。物理。,277, 48-71 (2014) ·Zbl 1349.65298号
[32] Christlieb,A。;Jones,J。;Promislow,K。;韦顿,B。;Willoughby,M.,《材料科学模型中能量梯度流的高精度解》,J.Compute。物理。,257, 193-215 (2014) ·Zbl 1349.65510号
[33] 沈杰。;Yang,X.,Allen-Cahn和Cahn-Hilliard方程的数值近似,离散Contin。动态。系统,28,4,1669-1691(2010)·Zbl 1201.65184号
[34] 吉伦·冈萨雷斯(Guillén-González),F。;Tierra,G.,《关于Cahn-Hilliard扩散界面模型的线性方案》,J.Compute。物理。,234, 140-171 (2013) ·Zbl 1284.35025号
[35] 杨,X。;Ju,L.,相场弹性弯曲能量模型的无条件能量稳定性高效线性格式,计算。应用方法。机械。,315, 691-712 (2017) ·兹比尔1439.74165
[36] 杨,X。;赵,J。;Wang,Q.,基于不变能量求积方法的分子束外延生长模型的数值近似,J.Compute。物理。,333, 104-127 (2017) ·Zbl 1375.82121号
[37] 杨,X。;赵,J。;He,X.,粘性Cahn-Hilliard方程双曲松弛的线性、二阶和无条件能量稳定格式,使用不变能量求积方法,J.Compute。申请。数学。,343, 80-97 (2018) ·Zbl 1462.65117号
[38] Yang,X.,二元流体-表面活性剂系统Cahn-Hilliard相场模型的数值近似,J.Sci。计算。,74, 3, 1533-1553 (2018) ·Zbl 1456.65080号
[39] X.赵。;Wang,Q.,二元可压缩粘性流体模型的二阶全离散线性能量稳定格式,J.Compute。物理。,395, 382-409 (2019) ·Zbl 1452.76165号
[40] 龚,Y。;Zhao,J.,使用能量求积方法的梯度流模型的能量稳定Runge-Kutta格式,应用。数学。莱特。,94, 224-231 (2019) ·Zbl 1452.65122号
[41] 赵,J。;杨,X。;龚,Y。;Wang,Q.,液晶流体动力学Q张量模型的新型线性二阶无条件能量稳定格式,计算。方法。申请。机械。,318, 803-825 (2017) ·Zbl 1439.76124号
[42] 李,J。;赵,J。;Wang,Q.,热力学一致晶体生长模型的能量和熵守恒数值近似,J.Compute。物理。,382, 202-220 (2019) ·Zbl 1451.65109号
[43] 赵,J。;杨,X。;龚,Y。;X.赵。;杨,X。;李,J。;Wang,Q.,《非平衡模型数值近似的一般策略——第一部分:热力学系统》,国际期刊Numer。分析。型号。,15, 6, 884-918 (2018) ·Zbl 1412.65099号
[44] 沈杰。;徐,J。;Yang,J.,梯度流的标量辅助变量(SAV)方法,J.Compute。物理。,353, 407-416 (2018) ·Zbl 1380.65181号
[45] 沈杰。;Xu,J.,梯度流标量辅助变量(SAV)格式的收敛性和误差分析,SIAM J.Numer。分析。,56, 5, 2895-2912 (2018) ·Zbl 1403.65047号
[46] Zhao,Y。;李,J。;赵,J。;Wang,Q.,热力学一致晶体生长模型的线性能量和熵产率保持方案,应用。数学。莱特。,98, 142-148 (2019) ·Zbl 1457.65227号
[47] 龚,Y。;赵,J。;Wang,Q.,梯度流模型的任意高阶无条件能量稳定SAV格式,计算。物理学。社区。,249, 107033 (2020) ·Zbl 07678495号
[48] 海尔,E。;卢比奇,C。;Wanner,G.,《几何-数值积分:常微分方程的结构保持算法》(2006),柏林:施普林格出版社,柏林·Zbl 1094.65125号
[49] 洪,Q。;李,J。;王琦,用补充变量法对带有推导方程的偏微分方程进行结构保持逼近,应用。数学。莱特。,110, 106576 (2020) ·Zbl 1452.65160号
[50] 孙,S。;李,J。;赵,J。;Wang,Q.,二元粘性流体流动热力学一致非等温模型的保结构数值近似,科学杂志。计算。,83, 50 (2020) ·Zbl 1440.35278号
[51] Cheng,Q。;刘,C。;Shen,J.,梯度流的新拉格朗日乘子方法,计算。方法应用。机械。,367, 113070 (2020) ·Zbl 1442.65211号
[52] 新泽西州马斯登;帕特里克,GW;Shkoller,S.,多辛几何,变分积分器,非线性偏微分方程,Commun。数学。物理。,199, 351-395 (1998) ·Zbl 0951.70002号
[53] Bridges,T.J.L多符号结构和波传播。摘自:《剑桥哲学学会数学学报》,第121卷,第147-190页。剑桥大学出版社(1997)·Zbl 0892.35123号
[54] Reich,S.,哈密顿波动方程的多符号Runge-Kutta配置方法,J.Compute。物理。,157, 473-499 (2000) ·兹伯利0946.65132
[55] Furihata,D.,继承能量守恒或耗散特性的\(\frac{\partial u}{\partical t}=(\frac{\partital}{\pertial x})^{\alpha}\frac}\delta G}{\delta u}的有限差分格式,J.Compute。物理。,156, 181-205 (1999) ·Zbl 0945.65103号
[56] Celledoni,E.、Grimm,V.、McLachlan,R.I.、McLaren,D.I.、O'Neale,D.、Owren,B.、Quispel,G.R.W.:各自的能量保存。使用“平均向量场”方法的数值偏微分方程中的耗散。J.计算。物理学。231, 6770-6789 (2012) ·Zbl 1284.65184号
[57] 布鲁尼亚诺。;伊韦纳罗,F。;Trigante,D.,哈密顿边值方法(能量保持离散线积分方法),J.Numer。分析。Ind.申请。数学。,5, 17-37 (2010) ·Zbl 1432.65182号
[58] Wang,Y。;王,B。;秦,M.,偏微分方程的局部结构保护算法,科学。中国Ser。数学。,51, 2115-2136 (2008) ·Zbl 1179.65115号
[59] 蔡,J。;Wang,Y。;Liang,H.,耦合非线性薛定谔系统的局部能量保持和动量保持算法,J.Compute。物理。,239, 30-50 (2013) ·Zbl 1284.35393号
[60] Cai,J.,Wang,Y.:“好”方程的局部结构保护算法。J.计算。物理学。239, 72-89 (2013) ·Zbl 1284.65099号
[61] 龚,Y。;蔡,J。;Wang,Y.,Hamilton偏微分方程一般多符号公式的一些新的结构表示算法,J.Compute。物理。,279, 80-102 (2014) ·Zbl 1352.65647号
[62] 蔡,J。;Wang,Y。;Jiang,C.,一般多符号哈密顿偏微分方程的局部结构表示算法,计算。物理学。通信,235,210-220(2019)·Zbl 07682901号
[63] Mu,Z。;龚,Y。;蔡伟(Cai,W.)。;Wang,Y.,Cahn-Hilliard方程的高效局部能量耗散保持算法,J.Compute。物理。,374, 654-667 (2018) ·Zbl 1416.65276号
[64] 卢,L。;王,Q。;Song,Y。;Wang,Y.,带斜率选择的分子束外延模型的局部结构保留算法,离散Contin。动态。B、 264745-4765(2021年)·Zbl 1476.65182号
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