增量未知元方法及其预处理迭代算法的若干问题与应用

来源 :兰州大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:youjian_youjian
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
本文主要包含以下两部分工作:第一部分是对类小波增量未知元(WIUs)预处理方法的研究。对于一类多孔介质反应扩散型方程,我们提出了一类WIUs型θ格式,仔细分析了这一格式的稳定性。数值结果表明:基于WIUs型的θ格式是十分有效的。对于各向异性的反应扩散方程,因为导数((?)2u)/((?)x2)项含有非常小的参数ε,通常使用WIUs求解这类方程不是特别有效。因此,本文提出了一种基于矩阵分块的新的增量未知元:分块类小波增量未知元(WBIUs)。WBIUs一方面保持WIUs的优点,通过将近似解空间分解成两个L2正交子空间来自动消掉有限差分离散等价方程组的一些项,以简化计算。另一方面,新的分块类小波增量未知元仅在一个方向(系数较大的方向)引入WIUs,因此和一维的WIUs相类似,这样可以有效地减少系数矩阵的条件数,节省求解的时间。除此之外,我们建立了新的范数估计,给出两种WBIUs型数值格式:显格式和半隐格式,并证明了在新的范数估计下,格式是稳定的。最后,我们用数值算例对理论分析进行了验证。本文第二部分研究了几种增量未知元预处理迭代算法。首先,第四章提出了求解微分方程离散后所得的大型稀疏非Hermite正定线性方程组的双参数预处理NSS分裂方法(TP-PNSS),并讨论了这些方法的变形,例如,不精确的双参数预处理NSS (ITP-PNSS)方法。理论分析表明,在一定条件下,新的迭代格式是收敛的。除此之外,我们还精确地给出了迭代格式出现的两个参数和迭代矩阵谱半径的最小上界的计算方法。在第四章的最后部分,结合增量未知元进行预处理求解线性方程组,通过数值试验验证了这种增量未知元预处理在TP-PNSS方法中应用的有效性。其次,在第五章,对于其Jacobi矩阵在解x*处是非Hermite正定矩阵的非线性方程组,我们将TP-PNSS方法和不精确的Newton法相结合,给出了Newton-TP-PNSS方法。在满足一定的条件下,我们证明了这类不精确的Newton法收敛到非线性方程组的解。除此之外,我们给出了两种类型的局部收敛性定理。在数值试验中,结合增量未知元,证明了无论在迭代时间还是迭代步数上,Newton-TP-PNSS (IU)方法都具有一定的优越性。最后,第六章提出了求解线性方程组的三种修正的多参数迭代格式,并在理论上证明了三种迭代格式的收敛性定理。然后将这三种迭代格式与不精确的Newton法相结合,使用二维增量未知元做预处理,得到了三种求解非线性方程组的增量未知元预处理不精确Newton多参数算法。数值结果表明,使用IUs做预处理可的三种新算法可以大大减少系数矩阵的条件数,节省了大量的CPU时间。
其他文献
节杆菌是一种广泛存在于土壤中的微生物。它可以降解污染物,并且生成生物能源例如烃。另外节杆菌是现在发现的抗逆较强的微生物中的一种。在应对渗透压胁迫以及干旱胁迫上该菌表现的更加出色。因此现今国际上对于这一类微生物的研究越来越热。然而节杆菌抗逆的分子机制仍然未知。本研究发现节杆菌受到高渗透压胁迫以后细菌的形态会由单个细菌存在形式逐渐聚集成团呈类似菌丝体状生长。节杆菌的otsA (海藻糖六磷酸合成酶)缺失
本文主要研究具有纯正断面的正则半群与分别具有恰当断面和拟恰当断面的富足半群,共分六章.第一章为本文的引言和预备知识.第二章引入左单纯正断面的概念.给出例子说明左单纯正断面是拟理想纯正断面的真推广.研究了具有左单纯正断面的正则半群并给出了这类半群的一个结构定理.第三章引入S-纯正断面的概念.给出例子说明S-纯正断面是左单纯正断面的真推广.给出了具有S-纯正断面的正则半群的一个结构定理.作为此结构定理
原子激光冷却与陷俘是发展最为迅速、成果最为辉煌的物理学研究领域之一。其中,腔冷却原子为研究超低温的冷原子提供了一个非常好的理论平台。近年来物理学家在理论、实验和数值模拟上对原子的腔冷却展开了广泛的研究。本文建立了量子微腔与三能级原子相互作用模型,通过半经典理论和量子理论对三能级原子的腔冷却做了详细地讨论。首先我们系统地回顾了原子的激光冷却的发展历史。扼要介绍了激光冷却和陷俘中性原子的发展脉络,以及
目前的实验工作主要包括两部分:一是在巴黎的LCAM实验室,完成了在掠射条件下离子-表面散射的能损的测量和大角度散射的条件下电荷转移的研究;二是在兰州大学完成了离子-原子碰撞的电荷转移的研究。本论文具体包括以下几部分:在第一章描述了离子-表面/原子相互作用的理论模型和相关概念。在第二章描述了本论文使用的实验仪器和技术。在第三和第四章,完成了1-4keV H+,He+和F-离子在金表面散射的表面沟道和
随着我国对能源安全的日趋重视,增储上产已经成为各大油田的重要目标。近年来,黄骅坳陷北大港潜山带勘探重点逐渐从低位潜山转向中高位潜山,在港北潜山石炭-二叠系目的层取得了新的突破,其中下石盒子组碎屑岩储层是河流相沉积,厚度大且砂体稳定分布,是二叠系的主力储层。但由于下石盒子组储层属于低孔低渗储层,具有孔隙度小、渗透率低、储集空间复杂、次生孔隙发育等特点,测井综合评价存在储层参数计算、饱和度评价、有效储
反问题在数学上往往是不适定的,对于数据很小的扰动将使解产生巨大的变化,因此利用数值求解非常困难。通常利用正则化算法可以得到稳定的数值解。从算法上讲,处理不适定问题的正则化算法可以分为确定性方法以及随机方法。确定性方法理论相对完整,随机方法着重讨论数据以及模型的不确定性对问题的影响。本文试图针对抛物型方程热源识别问题以及Robin系数识别问题设计高效算法,特别对解的不确定性进行量化。全文分为三个部分
图的谱理论是图论和组合矩阵论的重要研究领域之一,主要涉及图的邻接谱,Laplace谱和距离谱等,在量子化学,物理,计算机科学,通讯网络以及信息科学等领域中均有广泛的应用。本论文主要研究了有k条割边的二部图,双圈二部图,有固定直径的单圈图以及有k条悬挂边的单圈图关于Laplace谱半径的极值图:由谱决定的一些图;同谱图;最小距离谱半径。全文共分为五章,第一章首先介绍了本文所用到的基本概念,术语和有关
繁殖是进化过程的核心,也是研究任何生物进化问题的关键。植物生长的基本活动就是从环境中获取资源、利用资源,进而完成繁殖过程。但自然环境中可以利用的资源是有限的,植物必须对有限的资源进行功能间的分配。在植物整个生长发育阶段中,如何对有限的资源进行分配是植物繁殖对策研究中的核心问题,并早已引起生态学界的高度重视。本研究中,我们试图从资源分配的角度,来研究随着海拔升高马先蒿属植物主要繁殖对策的变化。马先蒿
连通图r称为κ-可扩的,如果|V(Γ)|≥2κ+2,且r的每个大小为κ的匹配均可以扩充为r的一个完美匹配.图r的谱是r的邻接矩阵A(r)的特征值以及它们的重数.于青林等人刻画了有限阿贝尔群上的Cayley图的2-可扩性,且提出了两个公开问题:(1)刻画有限阿贝尔群上的Cayley图的3-可扩性和κ-可扩性;(2)刻画任意群上的Cayley图的1-可扩性和2-可扩性.Semi-Cayley图是Cay
空间生态学研究和性生态学研究近年来一直是理论生态学和数学生态学研究的热点问题,两者的结合更是当今研究的前沿领域。然而大多数空间结构下的研究都忽略了性,而关于性的大多数研究又都没有考虑空间因素的因素。本篇论文就是在性生态学的两个基本问题(性比率的1:1稳定维持机制及有性生殖和无性生殖的共存)的研究中考虑了空间结构的影响。我们利用常微分方程、偶对近似方法和元胞自动机方法建立了数学模型,利用数学分析和数