半线性延迟微分方程及非线性偏微分方程的指数型积分法

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:antonw1
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
延迟微分方程和非线性偏微分方程被广泛应用于刻画自然科学领域中的各种现象。本文研究半线性延迟微分方程和两类非线性偏微分方程指数型积分法的性质。考虑了半线性延迟微分方程指数Runge–Kutta方法的收敛性和稳定性。分析了Gardner方程和Camassa–Holm方程算子分裂法的收敛性。本文的主要内容包含以下几个方面。研究了三类延迟微分方程显式指数积分法的稳定性。对线性自治延迟微分方程推导了显式指数Runge–Kutta方法的P和GP收缩的充分条件。针对线性非自治延迟微分方程,证明了Magnus积分法是PN和GPN稳定且二阶收敛的。对CN上的半线性延迟微分方程,得到了显式指数Runge–Kutta方法的RN和GRN稳定的充分条件。给出了P和GP收缩,RN和GRN稳定的显式指数Runge–Kutta方法,并通过数值实验验证了理论结果。分析了复Hilbert空间上的半线性延迟微分方程指数Runge–Kutta方法的D收敛和条件GDN稳定。引入了指数代数稳定和条件GDN稳定的概念。推导了指数代数稳定、对角稳定以及p级阶方法具有的性质。证明了带q(q≥p)阶Lagrange插值且指数代数稳定和对角稳定的p级阶方法是p阶D收敛的。同时证明了指数代数稳定和对角稳定的指数Runge–Kutta方法是条件GDN稳定的。构造了指数代数稳定和对角稳定的方法并给出了数值算例。针对半线性抛物型延迟微分方程研究了显式指数Runge–Kutta方法的刚性收敛和条件DN稳定。在解析半群的框架下推导了1至4阶刚性收敛的阶条件,并给出了1至4阶刚性收敛的显式指数Runge–Kutta方法。特别地,证明了所有的显式指数Runge–Kutta方法都是条件DN稳定的。与经典的隐式Runge–Kutta方法相比,显式指数Runge–Kutta方法具有更高的效率和精度。分析了Gardner方程Strang分裂法的收敛性。先研究了非线性子方程的正则性。接着证明了Strang分裂法在H~2中是一阶收敛的且数值解在H~5中是有界的。再由数值解的有界性证明了Strang分裂法在L~2中是二阶收敛的。同时与三种经典的时间步进法比较精度和效率,也将Strang分裂法用于模拟Gardner方程的多孤波碰撞。研究了Camassa–Holm方程Lie–Trotter和Strang分裂法的收敛性。假设Camassa–Holm方程的解在H~4中有界。先分析了Camassa–Holm方程和两个子方程的正则性。接着由正则性结果证明了Lie–Trotter和Strang分裂法在H~2中是一阶收敛的且数值解在H~4中是有界的。再根据数值解的有界性证明了Strang分裂法在H~1范数下是二阶收敛的。最后给出了数值实验验证理论结果。
其他文献
本文采用Lie对称方法和双线性方法研究几类具有物理背景的非线性可积系统的性质。基于Lie对称分析理论对三类非线性可积系统进行系统的分析,具体的研究内容如下:研究统计物理模型Heisenberg方程,导出Heisenberg方程的Lie点对称,推广了直接利用换位子表构造一维子代数最优系统的方法。根据子代数最优系统,分析Heisenberg方程的相似约化与群不变解。利用乘子方法导出3组局部的守恒律。H
字典学习是一种自适应稀疏表示方法,被广泛地应用于地震数据去噪、插值和稀疏表示。同传统的稀疏变换方法相比较,字典学习方法从训练数据中学习得到字典,字典包含数据的信息,能够更好地稀疏表示地震数据。但是,目前的字典学习方法中将训练数据块向量化组合成新的训练数据,向量化破坏了数据的结构特征。为了克服如上问题,本文分别研究了基于图正则化字典学习方法,结构图正则化字典学习方法和Kronecker数据驱动紧框架
氧化锌是直接宽带隙Ⅱ-Ⅵ族氧化物半导体材料,其室温禁带宽度为3.37eV,激子束缚能高达60 meV。在此基础上一维氧化锌纳米棒也因具有较高的比表面积和低维材料中的量子限域效应而受到广泛关注,并成为最有潜力的紫外发光和探测材料。但由于界面非辐射中心缺陷和表面态对电子限制作用的影响,氧化锌纳米棒光电探测器的光电流一直较弱,制约了其在器件上的应用。本论文利用水热法生长了氧化锌纳米棒,研究了AlN作为缓
学位
Cf/C复合材料具有密度低、比强度和比模量高、热稳定性好以及抗热震性优异等优点,在飞行器前缘、鼻锥、火箭发动机喷管、喉衬、燃烧室等热防护部位具有较大应用潜力的高温材料。然而,Cf/C复合材料较差的抗氧化性严重限制了其在高温氧化气氛中的使用。针对Cf/C复合材料抗氧化性能差且与抗氧化涂层热匹配性差的难题,通过化学气相浸渗(CVI)和先驱体浸渍裂解(PIP)工艺在Cf/C复合材料内部引入抗氧化的SiC
玻璃纤维增强铝合金层板(Glare)在空客A380主承力结构中的成功应用展现了其作为下一代首选航空材料的潜力。由于飞机结构件在设计和服役过程中不可避免地会引入缺陷(或损伤),包括因结构连接需求而产生的孔状缺陷以及因外物撞击而产生的裂纹型缺陷,为此从损伤容限设计角度出发,开展含缺陷Glare层板的失效行为研究将具有重要的工程和科学意义。虽然目前针对该问题已进行了一些相关研究,但由于该问题的复杂性,有
增加飞轮变速自由度的变速控制力矩陀螺(VSCMG)无需增加额外硬件成本,除了能够有效规避单框架控制力矩陀螺(SGCMG)簇奇异、满足姿态控制(AC)任务要求外,变速飞轮还具有能量存储与释放功能,能同时满足一体化功率/姿态控制(IPAC)任务的要求。因此,VSCMG的研究与应用对于航天器角动量体姿态控制技术的发展具有重要的现实意义。VSCMG目前还处在实验室验证阶段,技术还不是很成熟,其中飞轮驱动功
在现代高新技术工程中,许多热传导问题面临前所未有的挑战,比如超导线圈稳定性控制、短脉冲激光加热以及发动机燃烧室热防护涂层等。对这类问题的研究,需要把握材料和结构在极低温、超高热流以及微尺度等极端条件下的热弹性响应以及进行相关的断裂力学分析。经典的傅里叶热传导模型预测的结果与实际结果产生极大的偏差。因此,基于非傅里叶热传导理论建立工程材料及结构的热冲击断裂模型是十分必要和迫切的。本文基于双相延迟非傅
脉动热管(PHP)是20世纪90年代发明的非传统热管,它是一种被动但高效的热管理装置,在太阳能电池、燃料电池、空间和电子冷却及混合动力汽车中具有良好的应用前景。PHP分为蒸发段、绝热段和冷凝段三部分,其没有吸液芯辅助工作流体从一个区域流向另一个区域,但毛细作用在这方面起到辅助作用。许多研究表明,流体热动力学和相变行为主要取决于工作流体的类型、填充率(FR)、热输入、抽空压力等。然而,对于PHP的工
雷达成像技术的快速发展为如何准确地观察目标提供了有效的方法。逆合成孔径雷达(ISAR)系统是一种常见的雷达成像方法,它是雷达信号处理领域的一种有效工具,用于获取非均匀旋转目标的聚焦图像。然而,由于时变多普勒参数的影响,ISAR成像技术一直面临挑战;ISAR成像质量与目标本身的运动特性有关。在运动补偿转换后,用多分量多项式相位信号(m-PPS)来表示回波的方位向信息,ISAR聚焦图像可以利用距离——