几类非线性泛函微分方程的隐显与线性化方法

来源 :华中科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yy136301854
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
泛函微分方程在物理学、化学、生物学、电力和电路分析、神经网络、医学、金融学等领域有着极其广泛的应用.相比于无时滞的微分方程,具时滞的泛函微分方程能够更加准确地刻画客观事物的发展变化趋势.一般情况下,此类方程的精确解难以得到,因此我们需要借助稳定高效精确的数值算法来获取这类方程的数值解.迄今为止,国内外已有许多文献和专著涉及泛函微分方程的数值计算和分析,其中的算法包括线性多步法、单支方法、Runge-Kutta方法、一般线性方法以及边值方法等.然而,在非线性刚性泛函微分方程的数值计算中,上述提及的数值方法常常需要很大的计算量.鉴于此,为了提高数值方法的计算效率,本文将拓展隐显与线性化方法求解几类泛函微分方程,如刚性中立型方程,非线性延迟Sobolev方程以及Allen-Cahn方程等.本文结构如下.在第一章,我们首先简要介绍泛函微分方程的研究背景以及研究现状,接着回顾了隐显与线性化方法的研究成果,最后概述本文的主要研究内容.在第二章,我们构造了求解非线性刚性中立型方程的拓展的隐显单支方法.在一定的条件下,我们证明了该方法的收敛性和稳定性.最后,通过数值算例,我们验证了方法的有效性、理论精度及其在计算效率方面的优势.在第三章,我们考虑了求解半线性刚性中立型方程的拓展的隐显Runge-Kutta方法.在合适的条件下,我们给出了该方法的误差估计,并通过一些数值算例,我们阐明了理论结果的正确性和方法的有效性.最后,我们将该方法与隐式Runge-Kutta方法进行数值比较,结果表明得到的方法具有更高的计算效率.在第四章,我们研究了求解半线性刚性中立型方程的拓展的隐显一般线性方法.在一定的条件下,我们分析了该方法的收敛性和稳定性.进而通过数值算例,方法的有效性以及理论结果的正确性得以验证.最后,我们将得到的方法与隐式一般线性方法进行数值比较,结果表明得到的方法在计算效率方面具有很大的优势.在第五章,我们关注于非线性延迟Sobolev方程的数值计算与分析.针对一维和二维问题,我们分别构造了线性化紧致差分法.随后,我们分析了方法的唯一可解性和收敛性,结果表明得到的方法在时间和空间方向分别是二阶和四阶收敛的.进一步,为了提高方法在时间方向的计算精度,我们考虑了 Richardson外推技巧,并证明得到的外推算法在时间和空间方向都具有四阶精度.最后,通过一些数值算例,我们验证了得到的理论结果以及算法的有效性.在第六章,通过结合二阶中心差分和Crank-Nicolson方法以及Newton线性化技巧,我们提出了新型两层线性化差分法求解Allen-Cahn方程.随后,在一定的条件下,我们分析了方法的离散最大模原理和能量稳定性.进一步,我们给出了方法的误差估计,结果表明得到的方法在时间和空间方向都具有二阶计算精度.最后,通过数值试验,我们验证了方法的有效性以及得到的理论结果.最后一章,我们对本文工作进行了简要的总结,并阐述了一些值得进一步研究的问题.
其他文献
第一部分心脏移植术后右室功能变化三维斑点追踪超声心动图评价【目的】应用三维斑点追踪超声心动图(three-dimensional speckle-tracking echocardiography,3D-STE)评价临床状态稳定的成人心脏移植(heart transplantation)术后患者右室(right ventricular,RV)功能变化特点。【方法】本研究纳入了无严重瓣膜功能不全、无
生物活性小分子,比如活性氧、多巴胺等,是生命活动的重要物质,与人类健康息息相关。因此,建立一种生理样品内生物活性小分子快速灵敏的检测体系,对于疾病的预防、诊断和治疗具有重要意义。电化学传感器由于具有操作简便、灵敏度高、响应迅速和易于联机等优势被应用于生命科学和临床医学领域。微电极由于尺寸小、传质速率快、信噪比高、响应时间短等优点,为实现细胞水平超灵敏检测、研究细胞和人体生命活动规律提供了新的途径,
背景:心脏移植是现阶段终末期心脏病的最佳治疗方案,心脏移植后的急性及慢性排斥反应是影响移植术后效果的主要因素。器官移植后的急性及慢性排斥过程实质上是一种宿主对外来移植物的局部免疫及炎症反应,研究表明CD40-TRAF6参与多种慢性炎症和纤维化病程,其在实体器官移植中的作用尚需研究。因此本研究探讨了CD40-TRAF6在小鼠心脏移植免疫排斥中的作用。目的:建立小鼠心脏移植急性、慢性排斥反应模型,使用
线上社交网络在方便人们获取海量信息的同时,也为平台管理带来挑战。信息在线上社交网络上传播,通过转发分享等传播行为形成具有图结构的级联信息传播网络,使信息得以进一步扩散。在早期预测信息传播对于优质内容的推广、谣言的阻断、增强平台粘度具有重要的价值。线下社交网络中的传播过程类似线上社交网络的传播过程,能够形成相似的级联传播结构,可将线上信息传播建模思想应用于线下病毒传播的流行度预测研究中,为早期新型传
目的1.研究蛋白酪氨酸磷酸酶SHP2在骨关节炎软骨细胞和软骨组织中的表达情况。2.探讨在体外敲低或过表达SHP2对软骨细胞炎症、代谢、凋亡和迁移的影响,并阐明作用分子机制。3.探讨在小鼠膝关节腔注射腺病毒沉默SHP2对骨关节炎进展的影响。方法1.SHP2表达检测:通过内侧半月板失稳术(DMM)诱导小鼠膝关节OA,用组织免疫荧光技术检测假手术组(SHAM)和DMM组关节软骨中SHP2的表达情况;用免
在目前常态化疫情防控形势下,我国已正式迈入后疫情时代,旅游行业随之也发生了一系列的变化,从游客心理、旅游消费到旅游市场、旅游营销均在疫情前后有所不同。文章为本阶段旅游业的高质量发展提出了一些对策建议。
2022年初,俄乌军事冲突突然爆发。虽然冲突在发生之前已有征兆,但其规模、烈度和持续时间还是超出预料。以美国为首的北约,始则无视俄罗斯的火警红线,坚持在乌克兰入约问题上危险玩火;继之在引燃大火之后置身隔离带外火上浇油,牺牲乌克兰作为烧灼俄罗斯的火场。冲突使得乌克兰民众成为了最大受害者,并将殃及全世界。
期刊
第一部分摩擦纳米发电机对衰老骨髓间充质干细胞功能的影响目的:探究TENG对衰老BMSCs成骨分化和促成血管功能的调控作用。方法:采用独立层模式构建四层结构组成的TENG,在0.5、1.0、1.5和2.0 Hz的振动频率下检测输出电流值,设定1.5Hz的震动频率,在不同的电流大小刺激下检测细胞增殖情况。Western blotting和RT-PCR检测年轻组、衰老组和衰老+TENG组的BMSCs中R
锝-99(99Tc)具有半衰期长、裂变产率高和环境迁移率高等特点,是放射性废物处置中最重要的核素之一。发展高效的锝分离方法是实现锝安全处置的前提条件。另一方面,由于锝具有放射性,研究者们通常使用与其性质相似的铼对其进行模拟研究。并且铼是一种性能优异的稀有金属,对铼的分离回收也具有重要的研究价值和应用前景。吸附法被认为是分离锝和铼最有效的方法之一。然而,目前针对锝和铼的吸附分离材料还存在一些问题,例
水醇溶共轭聚合物(WSCPs)由于其独特的溶解性和半导体特性,被广泛应用于聚合物太阳电池(PSCs)、有机薄膜晶体管(OTFTs)、有机发光二极管(OLEDs)和生物传感器中。WSCPs主要由π-共轭骨架和大极性的功能化基团组成,它们在水-醇等环境友好型溶剂中具有优异的溶解性,为通过环保手段制造大面积太阳能电池并提升其器件效率奠定了技术基础。最近几年,研究人员总结了WSCPs的发展现状,并研究了它