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三阶龙格-库塔时间分裂显式算法的误差分析 被引量：2
1
作者 韩慎友 钟青 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第1期119-127,共9页
分析了新一代非静力中尺度数值模式中常用的三阶龙格-库塔时间分裂显式算法(RK3)的稳定性和误差性质,特别是分析了空间中央差分和迎风偏斜两种不同情况下该算法不同的稳定性和误差性质。运用数学软件先进的符号计算功能,分析了该算法涉... 分析了新一代非静力中尺度数值模式中常用的三阶龙格-库塔时间分裂显式算法(RK3)的稳定性和误差性质,特别是分析了空间中央差分和迎风偏斜两种不同情况下该算法不同的稳定性和误差性质。运用数学软件先进的符号计算功能,分析了该算法涉及的复杂高阶、高次幂振幅矩阵的特征值性质;并通过一维线性声波-平流方程组的数值模拟实验,检验了时间分裂算法的模拟效果。对振幅矩阵特征值模的表达式进行高阶的级数展开,得到了该算法的分裂误差项的公式;而且,由于特征值模的公式保留了较高阶项,可以同时分析迎风偏斜和中央差两种空间差分格式的分裂误差性质。根据分裂误差项公式,定量地比较了三阶和二阶龙格-库塔格式(RK2)的分裂误差大小以及误差与小时间步数的关系,发现迎风格式RK3的分裂误差明显小于RK2的误差,并具有更好的稳定性质。空间中央差格式的分裂误差项具有更高阶数,比迎风格式具有更小的时间分裂误差。对于各种不同波长的特征值分析和采用中央差格式的数值模拟,也进一步证实空间差分采用中央差时,RK3时间分裂显式算法在不同方向传播的声波振幅几乎没有差别。另外,误差公式以及数值试验结果说明RK3的分裂误差也略小于Adams-Bashforth-Moulton分裂显式法的分裂误差。 展开更多
关键词 龙格-库塔格式 时间分裂显式算法 特征值 稳定性 分裂误差 adams-bashforth-moulton格式
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不同时空格式在求解Boussinesq水波模型中的应用 被引量：1
2
作者 刘忠波 孙昭晨 邹志利 《港工技术》 2009年第1期4-8,共5页
为了解不同时间空间差分格式在常用的二阶或四阶Boussinesq模型中的应用,针对4组近似到O(μ2)阶完全非线性的二阶或四阶色散性的高阶Boussinesq水波方程,在非交错网格下,利用Crank-Nicolson格式、蛙跳格式、混合四阶Adams-Bashforth-Mou... 为了解不同时间空间差分格式在常用的二阶或四阶Boussinesq模型中的应用,针对4组近似到O(μ2)阶完全非线性的二阶或四阶色散性的高阶Boussinesq水波方程,在非交错网格下,利用Crank-Nicolson格式、蛙跳格式、混合四阶Adams-Bashforth-Moulton格式,建立不同的数学模型。利用这些数值模型模拟波浪在潜堤上的传播变形,通过数值结果与试验结果的比较,考察时间格式及空间格式对模型的影响。结果表明:对同一方程,混合四阶Adams-Bashforth-Moulton格式和Crank-Nicolson格式均能取得较好模拟效果,蛙跳格式的模拟效果最差;二阶Boussinesq模型采用追赶法求解已能满足要求;对四阶Boussineq模型,二阶空间导数色散项亦采用四阶精度,其数值效果会更好。 展开更多
关键词 CRANK-NICOLSON格式 蛙跳格式 adams-bashforth-moulton格式 色散性 BOUSSINESQ方程 波浪
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非交错网格下Boussinesq方程的源函数产生波浪的方法
3
作者 曹凤帅 张日向 +1 位作者 韩丽华 姜萌 《港工技术》 北大核心 2007年第2期13-15,共3页
针对由Beji型的Boussinesq方程推导出的在计算域内产生波浪的源函数,应用有限差分法的Adams-Bashforth-Moulton预报校正格式,在非交错网格下进行数值模拟。在一维方向上进行离散,对一维平底地形和潜堤地形进行了数值模拟,数值计算结果... 针对由Beji型的Boussinesq方程推导出的在计算域内产生波浪的源函数,应用有限差分法的Adams-Bashforth-Moulton预报校正格式,在非交错网格下进行数值模拟。在一维方向上进行离散,对一维平底地形和潜堤地形进行了数值模拟,数值计算结果与物理模型试验结果吻合较好,表明采用源函数的方法可以很好地在数值计算域内产生波浪。 展开更多
关键词 BOUSSINESQ方程 源函数 adams—bashforth—moulton格式 数值模拟
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不同时空格式在求解污染物对流扩散方程中的应用 被引量：2
4
作者 刘忠波 房克照 孙昭晨 《海洋技术》 北大核心 2012年第1期96-99,共4页
为了研究污染物对流扩散方程中不同时空格式的适用性,针对对流扩散方程的一维﹑二维和三维3种情况,分别建立了预报-校正的有限差分数值模型。在时间步进格式上分别采用了Crank-Nicolson格式或混合4阶Adams-Bashforth-Moulton格式,对对... 为了研究污染物对流扩散方程中不同时空格式的适用性,针对对流扩散方程的一维﹑二维和三维3种情况,分别建立了预报-校正的有限差分数值模型。在时间步进格式上分别采用了Crank-Nicolson格式或混合4阶Adams-Bashforth-Moulton格式,对对流项分别采用2阶精度或4阶精度,对扩散项采用了2阶精度。利用建立的数值模型求解了经典的污染物浓度场对流扩散,通过数值解与解析解的比较讨论了不同时空格式对数值模型计算结果的影响。结果表明:对空间一次导数采用4阶精度可以避免采用2阶精度带来的误差。采用混合4阶Adams-Bashforth-Moulton格式或Crank-Nicolson格式数值计算结果均与解析解吻合程度较好,但对于数组为[40,40,40]的三维对流扩散问题,前者比后者省时20.7%。 展开更多
关键词 对流扩散方程 CRANK-NICOLSON格式 adams—bashforth-moulton格式 4阶精度
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