顯式線性多步法及Burgers方程的指數(shù)積分法.pdf

1、微分方程這門學(xué)科自建立以來，就成為人們刻畫事物運(yùn)動(dòng)變化規(guī)律的重要認(rèn)知工具，被廣泛應(yīng)用于生態(tài)學(xué)、環(huán)境科學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、電力工程和自動(dòng)控制等領(lǐng)域。因此對(duì)于微分方程數(shù)值方法及方法穩(wěn)定性的研究就成為數(shù)值計(jì)算的一個(gè)重要內(nèi)容。本文分為三個(gè)部分，分別就線性多步法的增大穩(wěn)定區(qū)域、線性多步法應(yīng)用于中立型延遲微分方程的穩(wěn)定性以及Burgers方程的一種顯式穩(wěn)定性方法進(jìn)行了研究。眾所周知，在求解常微分方程初值問題時(shí)，線性多步法具有計(jì)算格式簡(jiǎn)單誤差常數(shù)小等優(yōu)點(diǎn)，是

2、實(shí)踐中常用的數(shù)值方法，但是由于其穩(wěn)定性的限制，使得在求解一些較大時(shí)間常數(shù)問題時(shí)，必須采用很小的步長(zhǎng)積分，致使方法的效率很低。因此，本文的第二章改進(jìn)了線性多步法的穩(wěn)定性，對(duì)于特定的方法類找到了具有“最優(yōu)”穩(wěn)定區(qū)域的方法。中立型延遲微分方程是延遲微分方程的一個(gè)重要分支，在許多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，有許多雙曲問題都可以轉(zhuǎn)化為中立型微分方程來解決，因此它的研究具有實(shí)際意義。本文的第三章討論了一種A-穩(wěn)定的線性多步法應(yīng)用于中立型延遲微分方程的穩(wěn)定性

3、。馮康教授于1984年提出Hamilton系統(tǒng)的辛幾何算法，首次將保結(jié)構(gòu)的思想引入數(shù)值分析，隨后引來了國內(nèi)外在這方面的極大興趣，產(chǎn)生了豐富的保結(jié)構(gòu)算法，李群方法是最近才發(fā)展起來的一種很有發(fā)展前途的解決流形上的常微分方程的一種保結(jié)構(gòu)算法，本文的第四章基于李群方法的思想構(gòu)造了求解常微分方程的指數(shù)積分法，并將Burgers方程在空間上離散轉(zhuǎn)化為常微分方程，再用指數(shù)積分法來解，可以得到和Runge-Kutta方法相同的數(shù)值精度，并且在穩(wěn)定性和步