试述有限差分格式的生物相容性测试,收敛性及稳定性

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差分格式的稳定性与收敛性1
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弹性波动方程的有限差分数值方法
978-7-302-19028-8
清华大学出版社
出版日期:
孙卫涛编著
读者对象:
¥18.30&&&
立刻节省:¥6.70
所属分类:
古今数学思想-第一册
&&& 本书首先从均匀各向同性介质中弹性波动方程基本理论出发,给出波动方程的一般形式及其求解方
法,为读者提供一个对所研究问题的基本描述.然后,基于一阶和二阶弹性波动方程,分别讨论了波动方程
的交错网格有限差分方法、不规则网格有限差分方法,通过严格的公式推导建立不同格式的有限差分方
程,给出了震源和边界条件的处理方法;针对均匀各向异性介质、非均匀各向异性介质、双相孔隙介质等复
杂情况逐步展开探讨,给出并对各种差分格式作了稳定性和数值频散分析,导出了稳定性条件.在波动方
程有限差分数值方法的理论分析基础上,本书还给出各种不同复杂介质模型的数值算例,并在书中提供相
关源程序代码,便于读者迅速理解并掌握波动方程有限差分数值方法.
第一部分 基本原理
第1章 弹性波动方程定解问题
1.1 弹性理论基础
1.2 弹性波动方程及其基本解
建议进一步阅读的文献
第2章 均匀各向同性介质弹性波动方程的有限差分方法
2.1 弹性波动方程的有限差分近似
2.2 网格剖分
2.3 有限差分格式相容性、收敛性和稳定性
2.4 二维均匀各向同性介质弹性波动方程的差分离散
2.5 差分格式稳定性分析
建议进一步阅读的文献第二部分 高等差分算法
第3章 均匀各向同性介质弹性波动方程的交错网格有限差分方法
3.1 一阶弹性波动方程
3.2 交错网格有限差分方程
3.3 数值频散和稳定性分析
3.4 震源处理
3.5 吸收边界处理
建议进一步阅读的文献
第4章 各向同性一阶弹性波动方程的不规则网格有限差分方法
4.1 差分格式及方程离散
4.2 数值频散和稳定性分析
4.3 震源和吸收边界处理
建议进一步阅读的文献第三部分 复杂介质模型
第5章 各向异性介质二阶弹性波动方程不规则网格有限差分方法
5.1 基本方程
5.2 数值频散和稳定性分析
5.3 数值算例
建议进一步阅读的文献
第6章 各向异性一阶弹性波动方程的非矩形不规则网格有限差分方法
6.1 基本方程
6.2 数值频散和稳定性分析
6.3 吸收边界条件
6.4 数值算例
建议进一步阅读的文献
第7章 各向异性孔隙介质弹性波动方程的有限差分算法
7.1 双相各向异性介质弹性波动方程
7.2 交错规则网格有限差分方程
7.3 震源处理
7.4 吸收边界条件
7.5 数值频散和稳定性分析
7.6 数值算例
建议进一步阅读的文献
第8章 各向异性孔隙介质一阶弹性波动方程不规则网格有限差分方法
8.1 基本方程
8.2 数值频散和稳定性分析
8.3 吸收边界条件
8.4 数值算例
建议进一步阅读的文献附录A 一阶弹性波动方程的交错网格显式差分离散公式附录B 非均匀各向异性介质有限差分应力-速度计算代码
B.1 应力分量更新过程的程序代码
B.2 速度分量更新过程的程序代码
B.3 子函数定义附录C 震源处理程序实现
C.1 震源结构定义
C.2 震源网格点应力分量更新过程程序代码附录D 二阶Higdon吸收边界条件的实现附录E 吸收边界条件程序代码
E.1 应力分量吸收边界条件程序代码
E.2 速度分量吸收边界条件程序代码
E.3 子函数定义
E.4 吸收边界条件中相关系数索引参考文献154
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有限差分法
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中国科学院研究生院教材:科学计算中的偏微分方程有限差分法
作者:张文生编著
出版社:高等教育出版社
出版时间:
定价:CNY39
开本:16开
页数:374页
印张:胶版纸
《科学计算中的偏微分方程有限差分法》全书共分八章,第一章是预备知识,介绍一些重要基本概念和重要定理;第二章介绍差分近似导数的各种方法,及差分格式的Fourier误差分析;第三章介绍差分格式的收敛性、相容性和稳定性的分析,重点介绍稳定性分析的Fourier级数法和矩阵分析法;第四章介绍椭圆型方程的差分方法,包括基于变分原理的差分方法;第五章介绍差分方程的迭代求解,包括经典迭代方法、Krylov子空间的各种迭代方法和多重网格法;第六章介绍抛物型方程的差分方法,包括算子形式的热传导方程;第七章介绍双曲型方程的差分方法,包括差分格式的耗散和频散分析、基于快速Fourier变换的伪谱法;最后,第八章对流体力学方程的重要差分方法作了简要介绍。
本书是作者在多年科研实践和教学经验的基础上,为高年级大学生和研究生学习偏微分方程有限差分方法而编写的教材或教学参考书。&全书共分八章,第一章是预备知识,介绍一些重要基本概念和重要定理;第二章介绍差分近似导数的各种方法,及差分格式的Fourier误差分析;第三章介绍差分格式的收敛性、相容性和稳定性的分析,重点介绍稳定性分析的Fourier级数法和矩阵分析法;第四章介绍椭圆型方程的差分方法,包括基于变分原理的差分方法;第五章介绍差分方程的迭代求解,包括经典迭代方法、Krylov子空间的各种迭代方法和多重网格法;第六章介绍抛物型方程的差分方法,包括算子形式的热传导方程;第七章介绍双曲型方程的差分方法,包括差分格式的耗散和频散分析、基于快速Fourier变换的伪谱法;最后,第八章对流体力学方程的重要差分方法作了简要介绍。
第一章&&基础知识§1.1&&偏微分方程基本概念§1.1.1&&方程的分类§1.1.2&&方程的特征线§1.1.3&&方程组的分类§1.1.4&&定解条件§1.2&&矩阵的基本概念§1.3&&矩阵重要性质与定理§1.3.1&&三对角矩阵特征值§1.3.2&&矩阵特征值估计及非奇异性判定§1.3.3&&Schur定理§1.4&&向量和矩阵的范数§1.4.1&&矩阵范数与谱半径的关系§1.4.2&&矩阵范数的估计§1.4.3&&矩阵序列的收敛性§1.5&&其他重要定理§1.5.1&&实系数多项式的根§1.5.2&&Newton-Cotes型数值积分公式§1.5.3&&Green公式第二章&&有限差分近似基础§2.1&&网格及有限差分记号§2.2&&空间导数近似§2.3&&矩阵差分算子§2.4&&导数的算子表示§2.5&&任何阶精度差分格式的建立§2.5.1&&Taylor级数表§2.5.2&&差分近似的推广§2.6&&有限体积法§2.7&&非均匀网格§2.8&&Fourier误差分析第三章&&有限差分格式的收敛性、相容性和稳定性§3.1&&收敛性§3.1.1&&初值问题§3.1.2&&初边值问题§3.2&&相容性§3.2.1&&初值问题§3.2.2&&初边值问题§3.3&&稳定性§3.4&&Lax定理§3.5&&稳定性分析方法§3.5.1&&FourieI.级数法(yon&Neumann法)§3.5.2&&矩阵分析法§3.5.3&&能量方法第四章&&椭圆型方程§4.1&&两点边值问题的差分格式§4.1.1&&差分近似§4.1.2&&有限体积法§4.2&&基于变分原理的差分格式§4.2.1基于RJesz法的差分近似§4.2.2基于Galrkin方法的差分近似§4.3&&Laplace方程的五点差分格式§4.4&&有限体积法§4.5&&Poisson方程基于Riesz法的差分格式§4.5.1&&二维椭圆型边值问题的变分形式§4.5.2&&差分格式推导§4.6&&正三角形和正六边形网格§4.7&&边界条件的处理§4.7.1&&Dirichlet.边界条件§4.7.2&&Neumann边界条件§4.7.3&&Robbins边界条件§4.8&&差分格式的收敛性分析§4.9&&极坐标下:Poission方程的差分格式§4.10&&用离散Fourier变换求解椭圆型问题第五章&&差分方程的求解§5.1&&残量校正法§5.1.1&&迭代格式§5.1.2&&收敛性分析§5.1.3&&迭代中止准则§5.2&&基本迭代法§5.2.1&&Jacobi迭代格式§5.2.2&&Gauss-Seidel迭代格式§5.2.3&&逐次超松弛迭代格式§5.2.4&&对称与反对称超松弛迭代格式§5.2.5&&其他迭代形式§5.3&&预条件迭代方法§5.3.1&&预条件Richardson(PR)法§5.3.2&&预条件Richardson极小残量(PRMR)法§5.3.3&&预条件Pdchardson最速下降(PRSD)法§5.3.4&&共轭梯度(CG)法§5.3.5&&预条件共轭梯度(PCG)法§5.3.6&&预条件子§5.4&&Krylov子空间迭代方法§5.4.1&&共轭梯度法方程残量(CGNR)法§5.4.2&&共轭梯度法方程误差(CGNE)法§5.4.3&&广义共轭残量(GCR)法§5.4.4&&Orthodir方法§5.4.5&&广义极小残量法(GMRES)迭代§5.4.6&&极小残量(MINRES)法§5.4.7&&双共轭梯度(BLCG)法§5.4.8&&拟极小残量(QMR)法§5.4.9&&共轭梯度平方(CGS)法§5.4.10&&双共轭梯度稳定化(BiCGSuB)法§5.5&&多重网格法§5.5.1&&低频分量与高频分量§5.5.2&&网格变换§5.5.3&&粗网格校正§5.6&&平行迭代算法§5.6.1&&Jacobi迭代法§5.6.2&&G—S迭代§5.6.3&&逐次超松弛(SOR)迭代法§5.6.4&&线迭代法第六章&&抛物型方程§6.1&&一维常系数扩散方程§6.1.1&&向前和向后差分格式§6.1.2&&加权隐式格式§6.1.3&&三层显式格式§6.1.4&&三层隐式格式§6.1.5&&跳点格式§6.1.6&&预测校正格式§6.1.7&&不对称格式§6.2&&变系数抛物型方程§6.3&&非线性抛物型方程§6.4&&对流扩散方程§6.4.1&&FTCS格式§6.4.2&&单元法§6.4.3&&混合型格式§6.5&&二维热传导方程§6.5.1&&加权差分格式§6.5.2&&Saulyev不对称格式§6.5.3&&Du&Fort-Frankel格式§6.5.4&&交替方向显(ADE)格式§6.5.5&&交替方向隐(ADI)格式§6.5.6&&局部一维(LOD)法§6.6&&三维热传导方程§6.7&&算子形式的热传导方程§6.7.1&&CN格式§6.7.2&&CN分裂格式及循环对称分裂格式第七章&&双曲型方程§7.1线性对流方程§7.1.1&&迎风格式§7.1.2&&Lax—Friedrichs格式§7.1.3&&Lax—Wendroff格式§7.1.4&&MacCormack格式§7.1.5&&Crack—Nicolson格式§7.2&&特征线与差分格式§7.2.1&&用特征线方法构造差分格式§7.3&&数值耗散和数值频散§7.3.1&&偏微分方程的频散和耗散§7.3.2&&差分格式的频散与耗散§7.4&&修正的偏微分方程§7.5&&KDV方程的差分格式§7.6&&一阶双曲型方程组§7.6.1&&特征形式§7.6.2&&差分格式§7.7&&二维双曲型方程§7.8&&两步交替方向ADI格式§7.9&&二维守恒双曲型方程§7.10&&二阶双曲型方程一波动方程§7.10.1&&一维波动方程§7.10.2&&显式差分格式§7.10.3&&隐式差分格式格式§7.10.4&&方程组形式的差分格式§7.11&&二维声波方程§7.12&&弹性波方程§7.12.1&&二维弹性波方程§7.12.2&&伪谱法§7.12.3&&三维弹性波方程第八章&&流体力学方程§8.1&&流体动力学的控制方程§8.2&&二维非定常可压粘性流方程§8.2.1&&Lax-Wendroff格式§8.2.2&&MacCormack格式§8.3&&二维非定常不可压粘性流§8.4&&一维守恒形式方程的差分格式§8.5&&高分辨率格式§8.5.1&&通量限制器法§8.5.2&&斜率限制器§8.6&&守恒形式方程的矢通量分裂法参考文献索引
本书系统介绍了偏微分方程有限差分法数值求解的基本理论方法及最新成果。内容包括科学计算中典型的椭圆型方程、双曲型方程和抛物型方程的差分格式构造与理论分析,以及差分方程求解的各种经典和新型的迭代方法。
张文,男,汉族,1968年10月生,江西省鹰潭市余江县人,1991年3月加入中国共产党,1991年7月参加工作,南方冶金学院工业电气自动化专业毕业,大学学历,长江商学院高级管理人员工商管理硕士,助理工程师。现为深圳市人民政府副市长。
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一类空间分数阶变系数对流扩散方程有限差分方法
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