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相似文献
 共查询到16条相似文献,搜索用时 105 毫秒
1.
基于计算准稳定的概念来分析强迫耗散非线性方程显式差分格式的计算稳定性,给出强迫耗散非线性大气方程组显示差分格式计算准稳定的判据,为设计强迫耗散非线性大气方程组计算稳定的显式差分格式提供了新的思路和理论依据。  相似文献   

2.
变步长显式完全平方守恒差分格式   总被引:8,自引:0,他引:8  
王斌  季仲贞 《气象学报》1995,53(3):299-305
综合隐式完全平方守恒差分格式和显式瞬时平方守恒差分格式的优点,针对一类非线性发展方程构造了一种通过自动调节时间步长来保持平方守恒性的显式差分格式。它基于加小耗散的思想,但又与小耗散法有所不同。本文取的耗散项不是一般的人工耗散,而是取能够弥补由于时间离散所产生的截断误差的所谓(时间)协调耗散。因此,该格式具有较高的时间精度。在数值试验中,该类格式可取得满意的效果。  相似文献   

3.
再论发展方程差分格式的构造和应用   总被引:40,自引:8,他引:32  
季仲贞  王斌 《大气科学》1991,15(2):1-10
【摘 要】本文把一大类大气、海洋方程归结为一种发展方程,具体构造了若干定时间步长的显式完全平方守恒差分格式。并证明在一定条件下,这类格式也具有能量守恒、“广义能量”守恒和“平均尺度”守恒的特性,它表明这类格式具有较好的计算稳定性和省时性。文中还探讨了显式平方守恒格式与隐式平方守恒格式之间的密切联系。最后给出了令人满意的用四波的R-H波作数值检验的结果。  相似文献   

4.
大气海洋环境数值模拟中的若干计算问题   总被引:1,自引:0,他引:1  
为了适应发展气候数值模拟和环境数值模拟的需要,综合介绍了与此密切有关的若干计算问题。首先,指出这类问题易于出现计算紊乱、非物理解和非线性计算不稳定,同时,简要介绍造成这些问题出现的三种机理:虚假频散、能量关系破坏和能谱的非线性转移。然后,把这类问题归结为一种“发展方程”,给出了与此有关的几个定理,阐述了计算稳定性、能量守恒性和算子非负性之间的密切关系。接着,分别介绍了多种完全平方守恒的差分格式的构造方法,其中包括隐式的和显式的完全平方守恒的差分格式,高时间精度和高阶紧致的完全平方守恒的差分格式,同时也给出若干具体算例说明这些格式的计算效果。最后,对全文作了小结,并指出今后应进一步研究的若干重要问题。  相似文献   

5.
董加瑞  季仲贞 《气象学报》1995,53(4):414-422
针对一类大气、海洋问题,从算子方程出发,在显式完全平方守恒差分格式的基础上提出两种变时间步长的差分算法,使数值计算更加有效。在人工调节时间步长法中,通过人为控制方程中算子能量变化的办法调整时间步长;在自动调节时间步长法中,通过数值试验自动比较出所构造差分格式稳定性的好坏,将它与泰勒展开法及分解算法进行混合应用,验明了自动调节时间步长法具有综合判断差分格式好坏的功能,并得出一些有意义的结论。  相似文献   

6.
紧致平方守恒格式的构造和检验   总被引:4,自引:2,他引:2  
季仲贞  李京  王斌 《大气科学》1999,23(3):323-332
为了适应气候和环境数值模拟的需要,本文在原有的显式平方守恒格式和紧致差分格式的基础上,研究构造出高阶紧致的平方守恒格式。文中给出格式的具体构造方法,也给出格式平方守恒性的严格证明。具体算例的计算表明,新构造的格式既提高了计算精度,又有良好的计算稳定性,并且适合推广应用于众多的大气、海洋和环境问题的数值模拟和预测问题。  相似文献   

7.
半隐式半拉格朗日平方守恒计算格式的构造   总被引:11,自引:5,他引:6  
陈嘉滨  季仲贞 《大气科学》2004,28(4):527-535
在显式半拉格朗日完全平方守恒格式基础上, 构造出半隐式半拉格朗日完全平方守恒计算格式, 它继承了显式半拉格朗日完全平方守恒格式的优点, 并突破计算不稳定柯朗条件对时间步长的约束, 使时间步长大为增长.此外, 还给出这种新的计算格式在一维原始方程上的应用.  相似文献   

8.
半拉格朗日平方守恒计算格式的研究   总被引:6,自引:5,他引:6  
陈嘉滨  季仲贞 《大气科学》2001,25(6):837-846
作者研究了一种新的显式平方守恒的半拉格朗日计算格式.该格式是欧拉空间平方守恒格式在半拉格朗日空间的推广和发展,并采用了守恒插值方法.此外,还给出这种格式在一维原始方程上的应用.  相似文献   

9.
王宗皓 《气象学报》1965,37(4):399-407
本文用差分模拟绝对涡度守恒定律,构成正压涡度方程的两类差分格式:积分守恒型格式和相当于准拉格朗日型格式。前一类型格式的显式部分是条件稳定的,隐式部分是无条件稳定的。后者至为无条件稳定的显式格式,可以依据实际需要和可能,来放大无条件稳定格式的时间步长。 本文还根据格式的计算要求,讨论了“风”场的计算和平滑问题,以及差分方程的边、初条件(计算边、初条件)的给法。并通过理想场计算和实例预报,检验了几种显式格式的计算效果。  相似文献   

10.
大气动力学方程组的定性理论及其应用   总被引:9,自引:2,他引:7  
李建平  丑纪范 《大气科学》1998,22(4):443-453
基于完整的湿大气动力学方程组,利用无穷维动力系统的新理论和新方法,系统讨论了强迫耗散的非线性大气系统的定性理论及其应用。将完整的强迫耗散非线性湿大气动力学方程组化为Hilbert空间中一个等价的算子方程,研究了算子的性质及其物理意义,在此基础上得到湿大气系统全局吸引子的存在性定理,揭示出系统向外源的非线性适应特征,并把结果推广到有地形动力作用和非定常外源强迫的情形。同时探讨了大气方程组惯性流形的存在,大气多平衡态产生的根源以及强迫、耗散和非线性对系统解的渐近行为的影响。在理论结果的基础上,提出强迫耗散的非线性动力系统中存在三类时间边界层、方程组简化准则、分解算法的算子约束原则以及支撑吸引子基底的少数自由度的构造方法,探讨了理论在非线性发展方程差分格式的设计和计算稳定性分析、多平衡态的数值分析、数值模式延伸预报的改进、短期气候预测以及一类中尺度系统分析与预测中的应用,指出描述长期过程动力学模式的必备条件,给出初值与模式相协调的合理解释。最后,对今后的研究方向作了展望。  相似文献   

11.
In this paper,a kind of explicit difference scheme to solve nonlinear evolution equations,perfectly keeping the square conservation by adjusting the time step interval,is constructed,from the comprehensive maintenance of the advantages of the implicit complete square conservative scheme and the explicit instantaneous square conservative scheme.The new schemes are based on the thought of adding a small dissipation,but it is different from the small dissipation method.The dissipative term used in the new schemes is not a simple artificial dissipative term,but a so-called(time) harmonious dissipative term that can compensate for the truncation errors from the dissociation of the time differential term.Therefore,the new schemes may have a high time precision and may acquire a satisfactory effect in numerical tests.  相似文献   

12.
In this paper, a special three-step difference scheme is applied to the solution of nonlinear time-evolution equations, whose coefficients are determined according to accuracy constraints, necessary conditions of square conservation, and historical observation information under the linear supposition. As in the linear case, the schemes also have obvious superiority in overall performance in the nonlinear case compared with traditional finite difference schemes, e.g., the leapfrog(LF) scheme and the complete square conservation difference(CSCD) scheme that do not use historical observations in determining their coefficients, and the retrospective time integration(RTI) scheme that does not consider compatibility and square conservation. Ideal numerical experiments using the one-dimensional nonlinear advection equation with an exact solution show that this three-step scheme minimizes its root mean square error(RMSE) during the first 2500 integration steps when no shock waves occur in the exact solution, while the RTI scheme outperforms the LF scheme and CSCD scheme only in the first 1000 steps and then becomes the worst in terms of RMSE up to the 2500th step. It is concluded that reasonable consideration of accuracy, square conservation, and historical observations is also critical for good performance of a finite difference scheme for solving nonlinear equations.  相似文献   

13.
For the conservative and non-conservative schemes of nonlinear evolution equations, by taking the two-dimensional shallow water wave equations as an example, a comparative analysis on computational stability is carried out. The relationship between the nonlinear computational stability, the structure of the difference schemes, and the form of initial values is also discussed.  相似文献   

14.
从强迫耗散无辐散正压涡度方程出发,用不同方案模拟试验得到它的数值解,它与方程解析解的特征较为一致,结果表明非绝热加热强迫强“Kelvin”猫眼强度,冷却则相反,耗散则缓和流场演变,模拟所得“猫眼”强度,移动及形状变化及涡度场等特征与副高实际演变有相似之处。  相似文献   

15.
Based on the primitive equations of the atmosphere,we study the effects of external forcing.dissipation and nonlinearity on the solutions of stationary motion and non-stationary motion.Theresults show that the asymptotic behavior of solutions of the forced dissipative nonlinear system isessentially different from that of the adiabatic non-dissipative system,the adiabatic dissipativesystem,the diabatic non-dissipative system and the diabatic dissipative linear system,and that thejoint action of external forcing,dissipation and nonlinearity is the source of multiple equilibria.From this we can conclude that the important actions of diabatic heating and dissipation must beconsidered in the models of the long-term weather and the climate.  相似文献   

16.
Based on the primitive equations of the atmosphere,we study the effects of external forcing.dissipation and nonlinearity on the solutions of stationary motion and non-stationary motion.The results show that the asymptotic behavior of solutions of the forced dissipative nonlinear system is essentially different from that of the adiabatic non-dissipative system,the adiabatic dissipative system,the diabatic non-dissipative system and the diabatic dissipative linear system,and that the joint action of external forcing,dissipation and nonlinearity is the source of multiple equilibria.From this we can conclude that the important actions of diabatic heating and dissipation must be considered in the models of the long-term weather and the climate.  相似文献   

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