非线性偏微分方程多解计算的大范围收敛性算法及其应用研究
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:91430107
- 项目类别:重大研究计划
- 资助金额:65.0万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:A0504.微分方程数值解
- 结题年份:2017
- 批准年份:2014
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2015-01-01 至2017-12-31
- 项目参与者:陈传淼; 徐大; 何海洋; 汪波; 易雯帆; 董海霞; 伍毅子; 吴文佳;
- 关键词:
项目摘要
This project is aimed to investigate the algorithms with global convergence for nonlinear partial differential equations with multiple solutions. First based on the subspace S spanned by the previously found solutions, several skilful augmented singular transforms (AST) will be introduced and the so-called augmented partial Newton methods (APNM) are implemented to solve the corresponding augmented singular equations. This approach changes the structure of the singular line of the Newton method for the original problems. It not only guarantees the global convergence of the algorithms, but also makes sure that the solutions obtained are new. It is a brand new idea and can be understood as: when the Newton flow fails to pass through its singular line on the “ground”, our method will “fly over it in the sky”. It is worthwhile to point out that this approach is adaptable for the computation of multiple solutions of nonlinear differential equations with either variational or non-variational structures. On the other hand, various line-search rules will be modified and combined with the local min-max methods (LMM) to establish a new algorithm with global convergence to find the multiple solutions of nonlinear partial equations with variational structure. The system of theoretical analysis will be constructed for the approaches above. Further, these methods will be used to simulate the ground states or excited states of some practical problems, e.g., the Gross-Pitaevskii equation, the Swift-Hohenberg equation and the transition pathway of energy surfaces in computational chemistry,et. al..
本项目研究非线性偏微分方程多解问题的大范围收敛性算法。首先基于已找到的解所张成的子空间S,通过巧妙地引入几类增广奇异变换,再利用增广部分牛顿法求解相应的增广奇异方程。该方法改变了求解原问题的牛顿法的奇异线的结构,不仅能保证算法的大范围收敛性,而且使得所计算出来的解一定为新解。这是一种全新的思路,直观上可以理解为:当牛顿流在“地面上”不能穿越奇异线时,我们的方法将从“空中”飞越奇异线。值得指出的是该方法同时适用于有变分结构和没有变分结构的非线性偏微分方程多解的计算。此外,本项目将改进线搜索准则,并使之与极小极大方法结合,发展一类新的计算具有变分结构的非线性偏微分方程多解问题的大范围收敛性算法。本项目不仅将建立上述算法的理论分析体系,并将其应用于某些实际问题的基态或激发态的模拟,如Gross-Pitaevskii方程,Swift-Hohenberg方程以及计算化学中的能量面过渡态等。
结项摘要
本项目研究非线性偏微分方程多解问题的大范围收敛性算法。首先基于已找到的解所张成的子空间S,通过巧妙地引入几类增广奇异变换,再利用部分增广牛顿法求解相应的增广奇异方程。该方法改变了求解原问题的牛顿法的奇异线的结构,不仅能保证算法的大范围收敛性,而且使得所计算出来的解一定为新解。这是一种全新的思路,直观上可以理解为:当牛顿流在“地面上”不能穿越奇异线时,我们的方法将从“空中”飞越奇异线。值得指出的是该方法同时适用于有变分结构和没有变分结构的齐次和非齐次非线性偏微分方程多解的计算。另一方面,本项目改进最优化理论中的线搜索策略,使之与两类极小极大方法结合,发展了几类新的计算具有变分结构的非线性偏微分方程多解问题的大范围收敛性算法。本项目不仅建立了上述算法的理论分析体系,还将改进的LMM算法应用于一般情形非线性奇异摄动Neumann问题多解的计算,且严格证明了模型方程中决定非平凡正解是否存在的奇异摄动参数的临界值,从而解决了PDE理论研究中人们关心的一个重要问题。 此外,还提出了计算一般能量泛函在 Hilbert 流形上的鞍点的约束最柔上升动力系统(CGAD),并首次将其应用到玻色-爱因斯坦凝聚体(BEC)激发态计算。
项目成果
期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
An unfitted hybridizable discontinuous Galerkin method for the Poisson interface problem and its error analysis.
泊松界面问题的不拟合杂化间断伽辽金方法及其误差分析
- DOI:10.1093/imanum/drv071
- 发表时间:2017
- 期刊:IMA J. Numer. Anal.
- 影响因子:--
- 作者:H. X. Dong;B. Wang;Z. Q. Xie
- 通讯作者:Z. Q. Xie
J. X. Wang, C. M. Chen, and Z. Q. Xie, The highest superconvergence analysis of ADG method for two point boundary values problem, J. Sci. Comput., 70(1):175-191, 2017.
王建新,陈春明,谢子清,两点边值问题ADG方法的最高超收敛分析,科学杂志。
- DOI:--
- 发表时间:2017
- 期刊:Journal of Scientific Computing
- 影响因子:2.5
- 作者:王疆兴;陈传淼;谢资清
- 通讯作者:谢资清
Solving Maxwell's Equation in Meta-Materials by a CG-DG Method
用 CG-DG 方法求解超材料中的麦克斯韦方程
- DOI:10.4208/cicp.scpde14.35s
- 发表时间:2016-05
- 期刊:Communications in Computational Physics
- 影响因子:3.7
- 作者:Xie Ziqing;Wang Jiangxing;Wang Bo;Chen Chuanmiao
- 通讯作者:Chen Chuanmiao
Accurate calculation of spherical and vector spherical harmonic expansions via spectral element grids
通过谱元素网格精确计算球面和矢量球面谐波展开式
- DOI:10.1007/s10444-017-9569-1
- 发表时间:--
- 期刊:Advance in Computational Mathematics
- 影响因子:--
- 作者:汪波;L. L. Wang;谢资清
- 通讯作者:谢资清
Implicit DG Method for Time Domain Maxwell’s Equations Involving Metamaterials
涉及超材料的时域麦克斯韦方程的隐式 DG 方法
- DOI:10.4208/aamm.2014.m725
- 发表时间:2015-12
- 期刊:Advances in Applied Mathematics and Mechanics
- 影响因子:1.4
- 作者:Jiangxing Wang;Ziqing Xie;Chuanmiao Chen
- 通讯作者:Chuanmiao Chen
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其他文献
MULTIPLICITY RESULTS FOR AN INHOMOGENEOUS NONLINEAR ELLIPTIC PROBLEM
- DOI:--
- 发表时间:1999
- 期刊:
- 影响因子:--
- 作者:谢资清
- 通讯作者:谢资清
非线性椭圆型方程多解的计算
- DOI:--
- 发表时间:--
- 期刊:湖南师范大学自然科学学报
- 影响因子:--
- 作者:徐云;谢资清
- 通讯作者:谢资清
Convergence Analysis of Stochastic Collocation Methods for Maxwell Equations with Random Inputs
随机输入麦克斯韦方程随机配置方法的收敛性分析
- DOI:10.4208/nmtma.oa-2018-0023
- 发表时间:2019-06
- 期刊:Numerical Mathematics: Theory, Methods and Applications
- 影响因子:--
- 作者:程立正;满家巨;谢资清
- 通讯作者:谢资清
On Solving Semilinear Singularly Perturbed Neumann Problems for Multiple Solutions
关于求解多解的半线性奇摄动诺伊曼问题
- DOI:10.1137/20m1383380
- 发表时间:2022-02
- 期刊:SIAM J. Sci. Comput.
- 影响因子:--
- 作者:谢资清;袁永军;J X Zhou
- 通讯作者:J X Zhou
Accurate numerical integration for the quadrilateral and hexahedral finite elements, Numer Methods Partial Differential Eq.
四边形和六面体有限元的精确数值积分,数值方法偏微分方程。
- DOI:--
- 发表时间:2010
- 期刊:Numer Methods Partial Differential Eq.
- 影响因子:--
- 作者:谢资清;Shangyou Zhang
- 通讯作者:Shangyou Zhang
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谢资清的其他基金
非线性偏微分方程多解计算的两类新方法及其应用研究
- 批准号:12171148
- 批准年份:2021
- 资助金额:51 万元
- 项目类别:面上项目
计算非凸问题鞍点的新算法及其应用研究
- 批准号:11771138
- 批准年份:2017
- 资助金额:48.0 万元
- 项目类别:面上项目
麦克斯韦方程组间断有限元方法研究
- 批准号:11171104
- 批准年份:2011
- 资助金额:46.0 万元
- 项目类别:面上项目
奇异摄动问题DG方法一致超收敛与非线性偏微分方程多解高效算法研究
- 批准号:10871066
- 批准年份:2008
- 资助金额:26.0 万元
- 项目类别:面上项目
非线性偏微分方程与奇异摄动问题的数值方法
- 批准号:10571053
- 批准年份:2005
- 资助金额:23.0 万元
- 项目类别:面上项目
非线性椭圆型方程多解理论及相关数值分析
- 批准号:10226016
- 批准年份:2002
- 资助金额:2.5 万元
- 项目类别:数学天元基金项目