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指数同伦法对Cauchy条件下变系数Burgers方程的解析与数值分析
  • ISSN号:1000-0887
  • 期刊名称:应用数学和力学
  • 时间:2014.7
  • 页码:777-789
  • 分类:O242.1[理学—计算数学;理学—数学]
  • 作者机构:[1]工业装备结构分析国家重点实验室大连理工大学,辽宁大连116085, [2]大连理工大学船舶工程学院,辽宁大连116085, [3]大连理工大学数学科学学院,辽宁大连116085, [4]大连理工大学航空航天学院,辽宁大连116085
  • 相关基金:国家自然科学基金(51379033;51221961;51239002;51309040);国家重点基础研究发展计划(973计划)(2013CB036101);中央高校基本科研业务费专项资金(DUTBJS01)
  • 相关项目:海洋环境灾害作用与结构安全防护
中文摘要:

使用近似解析法来研究在给定初始条件和边界条件下变系数Burgers方程,引入一种新式同伦来解决微分方程中由变系数带来的问题,这种新同伦比传统方法计算更高效,并能给出时域上的一致解析表达式.分别计算了有限空间域上变系数Burgers方程的解析解,讨论了在有限空间区域上激波的形成,并对所得解析解进行了范数意义下收敛性研究的探索.基于Lie(李)变换群理论,研究了该方程的对称性质,给出了其无穷小生成子,守恒律和群不变解.文中给出的解是从非线性偏微分方程中直接得到的,未经过行波变换.通过“h-curve”准则探讨了近似解的收敛性.通过有限善分法讲行盲棒数值樟拟.已聆证该方法的准确件和有效件.

英文摘要:

The variable coefficient Burgers equation was studied with an approximate analytical method under the given initial and boundary conditions. A new-form homotopy was introduced to overcome the problem brought by the variable coefficient, this new-form homotopy enhanced the computational efficiency in comparison with the traditional forms, and gave a consistent an- alytical solution expression in time domain. Analytical solutions to the variable coefficient Bur- gem equation in finite space domain were determined respectively, and shock wave formation in finite space domain was also discussed. Convergence of the presented analytical solution was explored in the sense of norm. Based on the Lie transformtion group theory, symmetry of the variable coefficient Burgers equation was studied with its infinitesimal generators, conservation law and group invariant solution obtained. The presented solution was directly deduced from the nonlinear partial differential equation without travelling wave transformation. Convergence of the approximate analytical solution was discussed with the so-called ' h-curve' criteria. Di- rect numerical simulation with the finite difference method proves accuracy and effectiveness of the proposed exponential homotopy method.

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期刊信息
  • 《应用数学和力学》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:重庆交通大学
  • 主办单位:重庆交通大学
  • 主编:钟万勰
  • 地址:重庆南岸区重庆交通大学90信箱
  • 邮编:400074
  • 邮箱:applmathmech@cqjtu.edu.cn
  • 电话:023-62652450
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-0887
  • 国内统一刊号:ISSN:50-1060/O3
  • 邮发代号:78-21
  • 获奖情况:
  • 国际工程索引(EI)收录期刊,我国力学类核心期刊,中国期刊方阵“双效”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国数学评论(网络版),日本日本科学技术振兴机构数据库,美国应用力学评论,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
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