基于有限元方法的反应扩散种群模型斑图数值模拟研究

基本信息
批准号:11526129
项目类别:数学天元基金项目
资助金额:3.00
负责人:常利利
学科分类:
依托单位:山西大学
批准年份:2015
结题年份:2016
起止时间:2016-01-01 - 2016-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:李明涛,荆文君
关键词:
复杂区域形状有限元方法斑图结构反应扩散种群模型时滞
结项摘要

In reaction-diffusion population models, self-organized spatial patterns may be generated due to the coupling of nonlinear reaction term and linear diffusion term. Research on pattern formations is of important significances to understand and control plant growth, population migration, epidemic spreading, etc. The development of pattern dynamics in reaction-diffusion systems relies heavily on numerical simulation. At present, finite difference method under normal region is mainly used for numerical simulation. It is difficult to study the spatial-temporal dynamic asymptotic behaviors with large scale, long time and complex region limited by finite difference method. Finite element method, as the mainstream method in the numerical solution of partial differential equations, has several advantages over finite difference method. The project will apply finite element method to the numerical simulation of pattern formations in reaction-diffusion systems. With regard to highly nonlinear reaction term, we will study practical discrete schemes with high precision and give a priori error estimates. With regard to complex region and singularity of solution, we will study a posteriori error estimators to guide the adaptive finite element method, to improve the computational speed and accuracy. With regard to reaction-diffusion system with large time delay, we will study practical and efficient finite element discrete schemes as well as a priori and posteriori estimates. Furthermore, we will study the impact of complex region shape and large time delay on the pattern formations.

在反应扩散系统种群模型中,反应的非线性与扩散的线性行为耦合可使系统自发地产生各种空间斑图,对这些斑图态的研究对于认识和控制植物生长、种群迁移、传染病传播等有重要意义。反应扩散系统斑图动力学的研究进展在很大程度上依赖于数值模拟的推动,当前数值模拟主要在规则区域下使用有限差分方法,受差分法的限制,研究大尺度、长时间、空间区域复杂的时空动力学渐进行为相当困难。有限元作为数值求解偏微分方程的主流方法拥有差分法不具备的优点,本项目拟将有限元方法用于反应扩散系统斑图的数值模拟。针对系统反应项高度非线性的特点,研究实用且精度高的离散格式并给出先验误差估计;针对系统空间区域复杂及解有奇性的特点,给出后验误差估计子以指导自适应有限元计算,提高运算速度和精度;针对有大时滞的反应扩散系统,研究实用高效的有限元离散方法及先验误差估计、后验误差估计,在此基础上,研究复杂区域形状及大时滞对斑图结构的影响。

项目摘要

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

演化经济地理学视角下的产业结构演替与分叉研究评述

演化经济地理学视角下的产业结构演替与分叉研究评述

DOI:10.15957/j.cnki.jjdl.2016.12.031
发表时间:2016
2

粗颗粒土的静止土压力系数非线性分析与计算方法

粗颗粒土的静止土压力系数非线性分析与计算方法

DOI:10.16285/j.rsm.2019.1280
发表时间:2019
3

正交异性钢桥面板纵肋-面板疲劳开裂的CFRP加固研究

正交异性钢桥面板纵肋-面板疲劳开裂的CFRP加固研究

DOI:10.19713/j.cnki.43-1423/u.t20201185
发表时间:2021
4

小跨高比钢板- 混凝土组合连梁抗剪承载力计算方法研究

小跨高比钢板- 混凝土组合连梁抗剪承载力计算方法研究

DOI:10.19701/j.jzjg.2015.15.012
发表时间:2015
5

中国参与全球价值链的环境效应分析

中国参与全球价值链的环境效应分析

DOI:10.12062/cpre.20181019
发表时间:2019

常利利的其他基金

批准号:11701348
批准年份:2017
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目

相似国自然基金

1

基于反应扩散方程的时滞传染病模型斑图研究

批准号:11147015
批准年份:2011
负责人:孙桂全
学科分类:A25
资助金额:20.00
项目类别:专项基金项目
2

反应扩散系统中螺旋波斑图的控制

批准号:11147127
批准年份:2011
负责人:罗进明
学科分类:A25
资助金额:5.00
项目类别:专项基金项目
3

反应扩散模型时空斑图的计算机辅助分析研究与应用

批准号:61872227
批准年份:2018
负责人:郭改慧
学科分类:F0209
资助金额:49.00
项目类别:面上项目
4

非均匀反应扩散系统中的波斑图选择

批准号:10947021
批准年份:2009
负责人:李炳伟
学科分类:A25
资助金额:14.00
项目类别:专项基金项目