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综合能源系统概率能量流的多胚解-多维全纯嵌入计算方法 认领 引用
1
作者 李雪 李栋 +1 位作者 姜涛 李国庆 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2026年第7期2882-2899,I0020,共18页
多维全纯嵌入法(multi-dimensional holomorphic embedding method,MDHEM)是求解综合能源系统(integrated energy system,IES)能量流的新方法,该方法无需初值、无雅可比矩阵奇异,但在概率能量流计算时存在幂级数阶数高、计算量较大的难... 多维全纯嵌入法(multi-dimensional holomorphic embedding method,MDHEM)是求解综合能源系统(integrated energy system,IES)能量流的新方法,该方法无需初值、无雅可比矩阵奇异,但在概率能量流计算时存在幂级数阶数高、计算量较大的难题。为此,该文根据全纯嵌入理论的半解析解特性,提出一种IES概率能量流的多胚解-多维全纯嵌入计算方法(multi-germ solution and multidimensional holomorphic embedding method,MG-MDHEM)。该方法首先构建IES能量流的MDHEM模型;然后,将IES中多维随机输入变量的波动范围划分为多个子区间,在各子区间内设置物理胚解,递推各子区间内待求变量的低阶半解析解表达式;进一步,将蒙特卡洛模拟法抽样的样本预处理后代入所属子区间待求变量的低阶半解析解中,借助多元商差并行求解各样本的能量流结果,通过对能量流计算结果的统计分析获得IES能量流的概率分布特征;最后,通过E14-G6和E118-G20测试系统算例验证所提方法的准确性和有效性。 展开更多
关键词 综合能源系统 多胚解-多维全纯嵌入法 概率能量流 多元商差法并行计算 不确定性
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高可扩展三维海洋可控源电磁高阶时域有限差分数值模拟 认领 引用
2
作者 彭桦 吴志强 +5 位作者 肖调杰 李世杰 龚春叶 杨博 王浩东 陈星佑 《计算机工程与科学》 CSCD 北大核心 2026年第3期422-433,共12页
海洋可控源电磁法MCSEM广泛应用于水下目标电磁探测、海洋电磁通信和海洋油气资源勘探等领域。然而,当前MCSEM数值模拟面临计算精度不足、并行通信效率低下和扩展性受限等问题,难以满足大规模三维复杂模型的计算需求。为此,设计并实现... 海洋可控源电磁法MCSEM广泛应用于水下目标电磁探测、海洋电磁通信和海洋油气资源勘探等领域。然而,当前MCSEM数值模拟面临计算精度不足、并行通信效率低下和扩展性受限等问题,难以满足大规模三维复杂模型的计算需求。为此,设计并实现了一种基于四阶时域有限差分的多层级并行数值模拟算法。该算法采用发射源间并行计算和子区域并行求解策略,充分挖掘了并行粒度,并通过远程内存访问技术有效降低通信开销,显著提升了并行效率。然后,通过多个典型案例测试验证了该算法的正确性与高效性。结果表明,在发射源数量为8个、区域规模为20 km×20 km×12 km且网格规模为245×245×512情况下,针对不考虑空气层的深海模型,采用8个进程组共2048个进程时,计算时间由串行的57.05 h缩短至72.96 s,加速比超线性达到2815.04,并行效率为137.45%;针对考虑空气层的浅海模型,采用8个进程组共256个进程时,计算时间由串行的64.78 h缩短至59.75 min,加速比为65.05,并行效率为25.41%,表明所提算法具有较好的可扩展性及计算精度,为海洋电磁数值模拟提供了一种高效的解决方案。 展开更多
关键词 海洋可控源电磁 高阶时域有限差分方法 高性能计算 远程内存访问 并行算法 单侧通信
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A Rayleigh Wave Globally Optimal Full Waveform Inversion Framework Based on GPU Parallel Computing 认领 引用
3
作者 Zhao Le Wei Zhang +3 位作者 Xin Rong Yiming Wang Wentao Jin Zhengxuan Cao 《Journal of Geoscience and Environment Protection》 2023年第3期327-338,共12页
Conventional gradient-based full waveform inversion (FWI) is a local optimization, which is highly dependent on the initial model and prone to trapping in local minima. Globally optimal FWI that can overcome this limi... Conventional gradient-based full waveform inversion (FWI) is a local optimization, which is highly dependent on the initial model and prone to trapping in local minima. Globally optimal FWI that can overcome this limitation is particularly attractive, but is currently limited by the huge amount of calculation. In this paper, we propose a globally optimal FWI framework based on GPU parallel computing, which greatly improves the efficiency, and is expected to make globally optimal FWI more widely used. In this framework, we simplify and recombine the model parameters, and optimize the model iteratively. Each iteration contains hundreds of individuals, each individual is independent of the other, and each individual contains forward modeling and cost function calculation. The framework is suitable for a variety of globally optimal algorithms, and we test the framework with particle swarm optimization algorithm for example. Both the synthetic and field examples achieve good results, indicating the effectiveness of the framework. . 展开更多
关键词 Full Waveform Inversion Finite-Difference Method Globally Optimal Framework GPU Parallel Computing Particle Swarm Optimization
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Difference graphs of a class of alternating block Crank-Nicolson methods 认领 引用
4
作者 Baolin Zhang Hongyuan Fu 《Chinese Science Bulletin》 1999年第19期1763-1767,共5页
By using the concept of multigraphs, the difference graphs of a class of alternating block Crank-Nicolson methods are defined and described, which extends the results on difference graphs of parallel computing for the... By using the concept of multigraphs, the difference graphs of a class of alternating block Crank-Nicolson methods are defined and described, which extends the results on difference graphs of parallel computing for the finite difference method. 展开更多
关键词 2D diffusion equation finite difference method Crank-Nicolson method parallel computing difference graphs.
三维声波全波形反演的实现与验证 认领 引用 被引量：33
5
作者 胡光辉 贾春梅 +3 位作者 夏洪瑞 贺剑波 宋林 沈忠秋 《石油物探》 EI CSCD 北大核心 2013年第4期417-425,333-334,共9页
全波形反演利用叠前地震波场的运动学和动力学信息重建地下地球物理参数,具有揭示复杂地质背景下构造细节及岩性的潜在能力。介绍了频率域反演联合时间域正演的优化算法的三维声波全波形反演方法及算法实现。该算法的正演实现使用了伪... 全波形反演利用叠前地震波场的运动学和动力学信息重建地下地球物理参数,具有揭示复杂地质背景下构造细节及岩性的潜在能力。介绍了频率域反演联合时间域正演的优化算法的三维声波全波形反演方法及算法实现。该算法的正演实现使用了伪保守形式的一阶速度-压力场声波方程。应用三维SEG/EAGE模型反演实例验证了三维声波全波形反演方法的有效性。 展开更多
关键词 三维全波形反演 伴随状态法 有限差分 并行算法 模型验证
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JEMS-FDTD超大规模并行计算测试 认领 引用 被引量：11
6
作者 李瀚宇 周海京 廖成 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第11期3003-3006,共4页
介绍了JEMS-FDTD在大规模并行计算机上进行的并行性能测试,包括网格片大小对性能的影响、单节点MPI/OPENMP混合并行性能、多节点MPI/OPENMP混合并行性能、大规模并行性能等。同时,也给出了一个包含电大尺寸复杂、真实结构模型的算例,并... 介绍了JEMS-FDTD在大规模并行计算机上进行的并行性能测试,包括网格片大小对性能的影响、单节点MPI/OPENMP混合并行性能、多节点MPI/OPENMP混合并行性能、大规模并行性能等。同时,也给出了一个包含电大尺寸复杂、真实结构模型的算例,并对其进行了计算、分析。测试表明,JEMS-FDTD可高效使用数万个处理器核进行并行计算。大型算例测试表明:JEMS-FDTD可针对电大尺寸复杂、真实结构模型进行有效的计算、分析。 展开更多
关键词 计算电磁学 时域有限差分法 并行计算 并行性能
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基于非结构网格有限差分法的扎染算法 认领 引用 被引量：7
7
作者 刘君 魏雁昕 陈洁 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第7期251-263,共13页
应用有限差分法时遵循贴体坐标系下离散等价方程的离散准则,格式中仅用到当地网格点的坐标变换系数,据此可以构建新的非结构网格有限差分法,数值算例表明在空间二维情况下用连接离散点的3条网格线构造出来的一阶迎风格式可以稳定收敛。... 应用有限差分法时遵循贴体坐标系下离散等价方程的离散准则,格式中仅用到当地网格点的坐标变换系数,据此可以构建新的非结构网格有限差分法,数值算例表明在空间二维情况下用连接离散点的3条网格线构造出来的一阶迎风格式可以稳定收敛。把这种非结构网格有限差分法推广到三维,在4条网格线基础上进行离散计算,然后提出一种局部区域多重网格、重复计算的新算法。首先在包含物体的整个区域采用直角坐标系下的均匀网格进行计算,然后消除物体内部点对物体外部流场区域的影响,最后在物面和直角网格之间很小的局部区域填补非结构网格进行计算,计算过程类似于中国传统的扎染工艺。处理流场内存在曲面物体边界问题时,相较于常规结构网格差分算法,扎染算法尽管在计算中包含需要特殊处理的无用网格点,也存在重复计算的局部区域,但是以这些计算能力的浪费为代价,换取了编程简便、内存量小、网格生成快捷、易于扩展网格规模等优势。定性分析表明,这种扎染算法非常适合研制大规模并行计算,建立的计算流体力学应用软件可以充分发挥数十万至百万处理器核心的超级计算机的效能。 展开更多
关键词 有限差分法 非结构网格 离散等价方程 大规模并行计算 扎染算法
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二维Burgers方程的AGE方法与并行计算 认领 引用 被引量：8
8
作者 陆金甫 张宝琳 徐涛 《计算物理》 北大核心 1998年第2期99-107,共9页
给出了求解二维Burgers方程的交替分组显式（AGE）方法，运用线性化近似分析证明了方法是绝对稳定的，方法具有明显的并行性质。还提供了在共享式存储并行机上的数值例子。
关键词 Burgers方程 AGE方法 有限差分方法 并行计算
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共享内存系统中高效并行FDTD计算方案 认领 引用 被引量：3
9
作者 赖生建 王秉中 黄廷祝 《电子科技大学学报》 EI CAS 北大核心 2010年第5期680-683,共4页
针对电大问题的FDTD仿真,在共享内存系统中提出一种不交换数据的并行FDTD计算方案。该方案利用共享内存系统的通用多核处理器架构,直接读取并行场域边界面的数据实现并行计算,采用自主开发的多线程技术实现FDTD的并行计算。通过数值仿... 针对电大问题的FDTD仿真,在共享内存系统中提出一种不交换数据的并行FDTD计算方案。该方案利用共享内存系统的通用多核处理器架构,直接读取并行场域边界面的数据实现并行计算,采用自主开发的多线程技术实现FDTD的并行计算。通过数值仿真测试,提出了最大并行计算效率的区域划分方式,并验证了所提出的方案是一种理想的基于共享内存系统的并行FDTD计算方案。 展开更多
关键词 计算效率 时域有限差分法 通用多核处理器 并行算法 共享内存
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基于大规模并行计算的三维多群中子扩散方程有限差分方法 认领 引用 被引量：4
10
作者 吴文斌 于颖锐 +2 位作者 向宏志 甯忠豪 李庆 《强激光与粒子束》 CAS CSCD 北大核心 2017年第8期137-142,共6页
三维多群中子扩散方程的精确、高效求解是核动力堆芯设计及燃料管理的基础。应用有限差分方法求解该方程具有简便、精确、成熟的优点;然而,该方法的计算量和存储量均较大,极大地限制了它的计算规模和应用范围。本文基于大规模并行计算,... 三维多群中子扩散方程的精确、高效求解是核动力堆芯设计及燃料管理的基础。应用有限差分方法求解该方程具有简便、精确、成熟的优点;然而,该方法的计算量和存储量均较大,极大地限制了它的计算规模和应用范围。本文基于大规模并行计算,研究三维多群中子扩散方程有限差分方法:采用中心有限差分格式离散中子扩散方程;基于MPI并行编程模型,采用空间区域分解的方式实现大规模并行计算;采用多群多区域耦合PGMRES算法进行并行加速。在集群服务器上开发了ParaFiDi程序,并采用IAEA3D,PHWR等多个基准题对该程序进行验证。数值结果表明,ParaFiDi程序具有较高的计算精度和计算效率。 展开更多
关键词 三维多群中子扩散方程 有限差分方法 大规模并行计算 区域分解算法 多群多区域耦合PGMRES算法
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各向异性介质FDTD分析及其并行计算 认领 引用 被引量：4
11
作者 葛德彪 杨利霞 《系统工程与电子技术》 EI 北大核心 2006年第4期483-485,共3页
研究并实现了介质电与磁本构参数均为各向异性时的三维ANI-FDTD(anisotropic medium finite-dif-ference time-domain)方法及其并行计算。分析表明,电磁场分量节点的FDTD迭代计算均涉及到其邻近28个其他场分量节点值。在此基础上,分析... 研究并实现了介质电与磁本构参数均为各向异性时的三维ANI-FDTD(anisotropic medium finite-dif-ference time-domain)方法及其并行计算。分析表明,电磁场分量节点的FDTD迭代计算均涉及到其邻近28个其他场分量节点值。在此基础上,分析了实行区域分割后ANI-FDTD并行计算中的数据通信规律。通过采用相邻子域重叠半个网格的区域划分方式,传递分界面两边相关节点的场值,实现了计算机局域网内各节点机的协同并行计算。数值计算结果表明了该方法和程序的正确性。 展开更多
关键词 各向异性介质FDTD方法 区域分割 并行计算
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基于Boltzmann模型方程不同流区复杂三维绕流HPF并行计算 认领 引用 被引量：4
12
作者 李志辉 张涵信 《航空学报》 EI CAS 北大核心 2006年第2期175-181,共7页
随着现代航空航天快速发展,是否能建立一套可有效模拟稀薄流到连续流各流域绕流问题统一算法,已成为工程应用部门和学术研究领域关心的问题。通过开展基于Boltzmann简化速度分布函数方程数值求解,发展起从稀薄流到连续流统一算法。借助... 随着现代航空航天快速发展,是否能建立一套可有效模拟稀薄流到连续流各流域绕流问题统一算法,已成为工程应用部门和学术研究领域关心的问题。通过开展基于Boltzmann简化速度分布函数方程数值求解,发展起从稀薄流到连续流统一算法。借助区域分解并行化方法研究建立气体运动论统一算法并行方案,通过对统一算法进行HPF并行化程序设计及算法考验,拟定不同流域三维球体绕流及类“神舟”返回舱外形体绕流算例,进行HPF并行计算,并将计算结果与有关实验数据、DSMC模拟值进行定量比较、分析。研究表明,所发展的统一算法具有很好的并行独立性,基本达到了线性加速的并行效果,算法负载平衡和并行可扩展性较好,可望建立起新型的能可靠模拟不同流域三维绕流问题的HPF并行算法研究方向。 展开更多
关键词 流体力学 Boltzmann模型方程 离散速度坐标法 速度分布函数 有限差分法 HPF并行计算
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航天器着陆碰撞动力学CUDA并行计算技术 认领 引用 被引量：1
13
作者 高树义 谷良贤 +2 位作者 张方 陈国平 李杨 《航天器工程》 2014年第1期25-31,共7页
航天器着陆接触碰撞过程中的瞬态响应计算,涉及到几何非线性、接触非线性和材料非线性,计算过程复杂,计算量大。为此,文章将统一计算架构(CUDA)技术应用到接触碰撞问题的并行显式积分计算,研究了质量矩阵和刚度矩阵的并行生成方法,并将... 航天器着陆接触碰撞过程中的瞬态响应计算,涉及到几何非线性、接触非线性和材料非线性,计算过程复杂,计算量大。为此,文章将统一计算架构(CUDA)技术应用到接触碰撞问题的并行显式积分计算,研究了质量矩阵和刚度矩阵的并行生成方法,并将基于中心差分法的求解过程并行化实施。仿真算例表明:并行算法计算结果准确,较大地提高了计算仿真分析的效率,可为航天器着陆过程中冲击动力学计算的快速和高精度实现奠定基础。 展开更多
关键词 航天器着陆 并行计算 中心差分法
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求解Boltzmann模型方程的气体运动论大规模并行算法 认领 引用 被引量：3
14
作者 李志辉 张涵信 《计算物理》 EI 北大核心 2008年第1期65-74,共10页
研究各流域三维流动问题的Boltzmann模型方程计算方法,建立直接求解分子速度分布函数的气体运动论耦合迭代数值格式;基于变量依赖关系、数据通信与并行可扩展性分析,使用区域分解并行化方法,建立气体运动论数值算法并行方案,发展求解各... 研究各流域三维流动问题的Boltzmann模型方程计算方法,建立直接求解分子速度分布函数的气体运动论耦合迭代数值格式;基于变量依赖关系、数据通信与并行可扩展性分析,使用区域分解并行化方法,建立气体运动论数值算法并行方案,发展求解各流域三维绕流问题的气体运动论并行算法.拟定高低不同马赫数下来自不同流域的三维球体及返回舱绕流算例,进行高性能Fortran(HPF)大规模并行计算,将计算结果与有关实验数据、相关理论预测等进行比较分析,研究揭示不同流区复杂绕流现象及流动机理.研究表明,所发展的气体运动论并行算法具有很好的并行独立性,基本达到线性加速的并行效果,显示出良好的并行可扩展性. 展开更多
关键词 Boltzmann模型方程 速度分布函数 离散速度坐标法 有限差分方法 并行计算
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用于求解粗网有限差分方程的优化并行预处理算法 认领 引用 被引量：2
15
作者 刘礼勋 朱凯杰 +1 位作者 郝琛 李富 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第12期1805-1812,共8页
广义极小残差算法已被广泛应用于求解粗网有限差分方程,但该方法的计算效率取决于良好的预处理。简化对称超松弛与不完全LU分解的混合预处理是一种有效的预处理方法。为了进一步提升混合预处理方法的预处理效率,本文采用“改进的ILU分... 广义极小残差算法已被广泛应用于求解粗网有限差分方程,但该方法的计算效率取决于良好的预处理。简化对称超松弛与不完全LU分解的混合预处理是一种有效的预处理方法。为了进一步提升混合预处理方法的预处理效率,本文采用“改进的ILU分解”和“对角块矩阵的近似求逆”2种方法对混合预处理方法进行了优化。计算结果表明:在串行和并行环境下,优化后的预处理效果进一步提升;在能群结构较复杂的问题中,预处理耗时减少1/2。利用VERA problem#4基准题综合检验优化后的预处理算法,总计算耗时相比于优化之前减少了30%。优化后的预处理算法进一步提高了大规模并行计算环境下对粗网有限差分方程的预处理效率。 展开更多
关键词 粗网有限差分 广义极小残差算法 并行计算 预处理算法 混合预处理子 简化对称超松弛 不完全LU分解 修正不完全LU分解
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四阶抛物方程的一类交替分组方法 认领 引用 被引量：4
16
作者 冯青华 《山东大学学报（理学版）》 CAS 北大核心 2007年第8期79-82,共4页
给出了四阶抛物方程的一类具有并行本性的交替分组方法,并做了相应的稳定性分析,表明方法是绝对稳定的.最后给出了相应的数值实验结果.
关键词 并行计算 交替分组 抛物方程 差分方法
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求解扩散方程的一类交替分组四点方法 认领 引用 被引量：7
17
作者 王文洽 靳聪明 《计算物理》 北大核心 2002年第6期532-536,共5页
给出了一种交替分组四点格式 ,该方法绝对稳定 ,具有并行本性 ,便于在并行计算机上直接使用 .
关键词 交替分组四点方法 扩散方程 Saul'yev非对称格式 并行计算
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基于Distance-2算法的并行Jacobian矩阵计算及其在耦合问题中的应用 认领 引用
18
作者 刘礼勋 张汉 +4 位作者 彭心茹 窦沁榕 邬颖杰 郭炯 李富 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1201-1209,共9页
并行Newton-Krylov方法是求解大规模多物理耦合问题的有效方法,如何高效自动计算Jacobian矩阵是一大难点。利用有限差分方法,可避免推导Jacobian矩阵的表达式,实现矩阵的自动计算。现有工作表明,在串行环境下利用矩阵的稀疏性和图着色算... 并行Newton-Krylov方法是求解大规模多物理耦合问题的有效方法,如何高效自动计算Jacobian矩阵是一大难点。利用有限差分方法,可避免推导Jacobian矩阵的表达式,实现矩阵的自动计算。现有工作表明,在串行环境下利用矩阵的稀疏性和图着色算法,Jacobian矩阵的计算效率可提高至少1个量级。但在并行环境下,串行着色算法失效,需采用相应的并行着色算法。本研究将图论领域的Distance-2算法应用于Jacobian矩阵的并行着色。通过求解一个简化多物理耦合问题检验了该并行算法的正确性和计算效率。测试结果表明,该并行算法得到的Jacobian矩阵完全正确;着色数随着并行核数的增加略微有所增加,100个进程下并行效率为56%;基于该算法求解多物理耦合问题,其计算时间和Krylov迭代次数较JFNK减少了约1/2。 展开更多
关键词 Newton-Krylov方法 稀疏Jacobian矩阵 图着色 有限差分 分布式并行计算
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时域有限差分法中的GPU加速高效CPML方案 认领 引用
19
作者 白冰 牛中奇 《西安电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期194-199,212,共6页
针对并行CPML存在的计算冗余和访问冗余问题,提出了一种用于时域有限差分法的图形处理器加速无除法联合最小访存CPML更新方案.该方案通过重新安排CPML迭代公式,将除法操作吸收进公式的固定系数中,消去了图形处理器计算中负担繁重的除法... 针对并行CPML存在的计算冗余和访问冗余问题,提出了一种用于时域有限差分法的图形处理器加速无除法联合最小访存CPML更新方案.该方案通过重新安排CPML迭代公式,将除法操作吸收进公式的固定系数中,消去了图形处理器计算中负担繁重的除法操作.该方案进一步通过合并PML区域内时域有限差分法常规场值更新步骤和CPML更新步骤,剔除了这两个步骤中的重复访存,使算法的访存需求最小化.数值验证结果表明,在同等精度下,CPML更新过程和PML区域场值整体计算过程分别减少了70%和44%的计算时间. 展开更多
关键词 时域有限差分法 卷积完全匹配层 图形处理器 并行计算 计算统一设备架构
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色散方程的一类新的高精度交替分组显隐算法 认领 引用
20
作者 张青洁 王文洽 《应用数学和力学》 北大核心 2008年第9期1107-1116,共10页
对于具有周期性边界条件的色散方程,提出了一种高精度的交替分组显隐格式新解法(nAGEI).它不但无条件稳定,而且同已有的ASEI和AGE等交替方法比较,还具有精度高、收敛快的特点,数值试验表明新方法关于空间步长具有四阶收敛速度.
关键词 Dispersive方程 有限差分 交替分组显隐方法 高阶精度 绝对稳定 并行计算
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