有限元方法在一类非线性抛物方程中的应用

有限元方法在一类非线性抛物方程中的应用

论文摘要

非线性抛物方程是一类非常重要的偏微分方程,在物理、力学和其他自然科学的研究中起着非常重要的作用。但是此类方程很难求得解析解,只能借助数值方法来求它的近似解,20世纪中后期发展起来的有限元方法,逐渐成为近似求解的一个重要工具。本文主要在有限元方法的基础上,研究有限元方法中B样条、最小二乘B样条有限元在非线性抛物方程中的应用。第一章,介绍了非线性抛物方程的研究背景,有限元法及样条函数,继而介绍了论文中所采用的方法,最后说明了本文的创新点以及研究结论。第二章,给出了B样条有限元、最小二乘B样条有限元法的相关概念和理论,以及后面三章中用到的一些引理。第三章,主要是把B样条有限元法应用到Fishers方程中去,并根据论文中给出的有限元格式给出了收敛性证明,最后用数值实验得到了与理论分析相一致的结果。第四章,主要是把最小二乘B样条有限元法应用到Fishers方程中去,并给出了稳定性分析,最后的数值实验说明了方法的有效性。第五章,为说明最小二乘B样条有限元这种方法可以应用到同类非线性抛物方程中,我们把它应用到Burgers-Fisher方程中,与第四章类似也给出了稳定性证明,最后给出数值实验验证以上假设。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  • 1.1 课题研究背景及发展状况
  • 1.2 样条有限元发展概述
  • 1.3 主要方法介绍
  • 1.4 论文主要结果以及创新点
  • 第2章 预备知识
  • 2.1 Sobolev 空间
  • 2.2 基础理论
  • 2.2.1 投影定理及Galerkin 逼近
  • 2.2.2 微分方程的加权余量法
  • 2.2.3 最小二乘变分原理
  • 2.2.4 B 样条有关知识
  • 2.3 相关引理
  • 2.4 小结
  • 第3章 B 样条有限元在Fishers 方程中的应用
  • 3.1 引言
  • 3.2 B 样条有限元格式
  • 3.3 相关引理
  • 3.4 收敛性分析
  • 3.5 数值算法
  • 3.6 数值实验
  • 3.7 本章小结
  • 第4章 最小二乘B 样条有限元在Fishers 方程中的应用
  • 4.1 引言
  • 4.2 数值算法
  • 4.3 稳定性分析
  • 4.4 数值实验
  • 4.5 本章小结
  • 第5章 最小二乘B 样条有限元在Burgers-Fisher 方程中的应用
  • 5.1 引言
  • 5.2 数值算法
  • 5.3 稳定性分析
  • 5.4 数值实验
  • 5.5 本章小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
  • 致谢
  • 作者简介
  • 相关论文文献

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