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非线性扩散问题的二阶时间精度全隐离散方法
时间:2021年05月27日 08:12 点击数:

报告人:崔霞

报告地点:数学与统计学院104

报告时间:2021年5月29日星期六15:00-16:00

邀请人:徐英祥

报告摘要:

研究守恒型非线性扩散问题的两类二阶时间精度全隐离散方法,包括二阶向后Euler离散(或称Backward difference formula second-order,BDF2)和两层耦合离散(Two-layer coupled discretization,TLCD)方法。前者实施时涉及三个时间步上的变量;后者涉及两个时间步,通过在每一时间步进行两层(当前时间和前半个时间层)未知量耦合离散获得。为分析简洁起见,空间离散采用有限差分方法。分析了这些非线性离散格式的基本性质;设计了与格式匹配的Picard迭代和Picard-Newton(PN)加速迭代方法,以实现非线性问题的高效求解,并分析了迭代方法的基本性质。在研究中,采用离散泛函分析技术,发展了不同于线性格式理论分析的新的归纳论证方法,克服了守恒型非线性扩散算子带来的困难,证明了非线性离散格式的解存在唯一、无条件稳定且对原问题真解具有二阶时间和空间收敛性,Picard/PN迭代解对格式解具有线性/二次收敛速度、对原问题真解具有二阶时空收敛性。数值实验验证了理论分析的结果;表明,BDF2格式的计算精度和效率明显优于经典的一阶向后Euler格式;与非线性Crank-Nicolson和BDF2格式相比,TLCD格式更加精确和高效,允许采用大时间步长,且不产生数值振荡。PN迭代与Picard迭代精度相当,而计算效率则有明显提高。

 

主讲人简介:

崔霞,北京应用物理与计算数学研究所研究员。1999年于山东大学获博士学位。在扩散问题非线性离散格式与迭代加速方法研究方面取得深入成果。发表论文50余篇。先后主持国家自然科学基金项目4项。担任美国数学会MR评论员。

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