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Efficient higher-order algorithms for solving reaction-diffusion equations.

机译:求解反应扩散方程的高效高阶算法。

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摘要

In this dissertation, we will focus on developing efficient higher order algorithms for solving systems of nonlinear reaction-diffusion equations with Dirichlet, Neumann and Robin boundary conditions. The equations are widely used in modeling and simulations of numerous important processes in science and engineering. We will start from Crank-Nicolson algorithm, which is second order accurate in both temporal and spatial dimensions and unconditional stable, to develop higher order efficient algorithms using approximate factorization and Richardson's extrapolation. The new algorithms are fourth order accurate in both temporal and spatial dimensions and only require a three-point stencil in each dimension. The main objectives of this dissertation include: (1) To develop efficient implicit higher-order algorithms for solving systems of two and three-dimensional nonlinear reaction-diffusion equations. (2) To develop efficient methods to approximate Dirichlet, Neumann and Robin boundary conditions. (3) To conduct stability analyses for the new algorithms. (4) To carry out numerical experiments to demonstrate the accuracy and stability of the new algorithms.
机译:在本文中,我们将致力于开发高效的高阶算法,用于求解具有Dirichlet,Neumann和Robin边界条件的非线性反应扩散方程组。该方程式广泛用于科学和工程学中许多重要过程的建模和仿真。我们将从Crank-Nicolson算法开始,该算法在时间和空间维度上都是二阶精度的,并且是无条件稳定的,我们将使用近似因式分解和Richardson的外推法开发出更高阶的高效算法。新算法在时间和空间维度上均为四阶精度,并且在每个维度上仅需要一个三点模板。本文的主要目的包括:(1)开发有效的隐式高阶算法来求解二维和三维非线性反应扩散方程组。 (2)开发有效的方法来近似Dirichlet,Neumann和Robin边界条件。 (3)对新算法进行稳定性分析。 (4)进行数值实验,证明了新算法的准确性和稳定性。

著录项

  • 作者

    Liao, Wenyuan.;

  • 作者单位

    Mississippi State University.;

  • 授予单位 Mississippi State University.;
  • 学科 Mathematics.
  • 学位 Ph.D.
  • 年度 2003
  • 页码 107 p.
  • 总页数 107
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 eng
  • 中图分类 数学;
  • 关键词

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