广义Rosenau方程的有限差分法

广义Rosenau方程的有限差分法

论文摘要

众所周知,守恒的差分格式优于非守恒的差分格式。1995年Zhang Fei等人指出非守恒的差分格式容易出现非线性的爆破现象。同年,Li和Vuesquoc也指出“在许多领域,保持原有微分方程的一些固有的属性是判断一种数值模拟成功的标准”。近年来,一些守恒的差分格式分别用来求解广义非线性Sehrodinger方程,正则长波方程,Sine-Gordon方程,Klein-Gordon方程和Zakharov方程,并得到较好的数值结果。人们常常从模拟定解问题的能量守恒律出发构造差分格式,这样的差分格式被称为守恒型格式。本文的目的就是构造一些新的守恒差分格式求解广义Rosenau方程。广义Rosenau方程非线性项包含参数p,当p=1时,就是著名的Rosenau方程。广义Rosenau方程比Rosenau方程更具有一般性,由于目前尚不存在关于该方程精确解的研究报道,所以其数值解的是非常重要的。本文对广义Rosenau方程的初边值问题提出了几类守恒的差分格式,利用Taylor级数展开法建立两个两层的非线性有限差分格式和一个三层的线性有限差分格式,并利用Brouwer不动点定理证明了这些差分格式的存在性,利用离散能量分析方法证明了这些差分格式的收敛性和稳定性。

论文目录

  • 中文摘要
  • Abstract
  • 第一章 绪论
  • 1.1 背景及意义
  • 1.2 本文常用记号和引理
  • 1.3 本文结构和主要内容
  • 第二章 广义Rosenau方程的两个两层差分格式
  • 2.1 两层有限差分格式一
  • 2.1.1 差分格式的建立和能量守恒
  • 2.1.2 可解性与唯一性
  • 2.1.3 收敛性和稳定性
  • 2.2 两层差分格式二
  • 2.2.1 差分格式的建立
  • 2.2.2 差分格式的解的存在性
  • 2.2.3 收敛性和稳定性
  • 第三章 广义Rosenau方程的一个三层差分格式
  • 3.1 差分格式建立和能量守恒
  • 3.2 解的存在性
  • 3.3 解的收敛性和稳定性
  • 3.4 数值结果
  • 第四章 三种差分格式的迭代算法
  • 4.1 两层差分格式的迭代算法
  • 4.1.1 差分格式一的迭代算法
  • 4.1.2 差分格式二的迭代算法
  • 4.2 三层差分格式的迭代算法
  • 结论
  • 参考文献
  • 个人简历
  • 读研期间已发表的论文
  • 致谢
  • 相关论文文献

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