计算数学
计算数学(数值分析)是研究计算问题的解决方法和相关数学理论的一门学科,包括代数方程(组)、微分方程的数值解法,函数的数值逼近,以及微分方程数值解的存在性、收敛性和误差分析等问题。 随着计算数学为基础的科学计算逐步成为继科学实验和科学理论之后的人类科学研究的第三种方法, 河南科技大学的计算数学学科也得到迅速发展。经过多年积累, 计算数学形成一支年龄、职称、学历结构合理、爱岗敬业,团结协作,富有活力创新的教学科研团队。
一、本学科方向特色
基于多年来的研究工作积累,根据当前国内外学科发展的最新趋势及国家和地方经济与社会发展的需要,我校计算数学专业形成了三个主要研究方向。
1.谱方法是以正交函数或固有函数为近似函数的计算方法,具有高精度的特点。着重对无界区域和外部问题的谱方法及其应用开展研究。构造一类新的一维广义Laguerre正交逼近和插值方法,使得数值解更好地拟合真解渐近性质。建立相应的逼近理论,并应用于统计物理中有关方程的计算。应用Hermite-Legendre谱方法计算热力学工程中的有关问题。构造一类新的二维广义Laguerre-Legendre正交逼近和插值方法,使得数值解更好地拟合真解渐近性质。建立相应的逼近理论,并应用于外部问题有关方程的计算。特别对外部高阶问题提出有关逼近理论和有效计算方法。
2.有限元方法(冯康首次发现时称为基于变分原理的差分方法),是传统的里茨-加廖金方法的发展,并融会了差分法的优点,处理上统一,适应能力强,已广泛应用于科学与工程中庞大复杂的计算问题。 重点开展流体力学方程组基于变分多尺度和自适应算法的数值研究,基于非协调有限元和超收敛的数值算法研究。 流体力学方程组刻画了流体的运动规律,包括Navier-Stokes方程,粘弹流体力学方程组,磁流体力学方程组等,是典型的非线性方程。由于人们对非线性现象的本质认识有限以及数学工具的欠缺,数值求解这些方程组无论在理论还是工程应用上都具有重要的意义。虽然计算机软硬件有较大规模的发展,但对于大规模的数值计算还存在一定的困难,从数值算法层次上来讲,基于变分多尺度和自适应算法的数值算法,为进行大规模的流体力学方程组的数值模拟进行了新的尝试,在现有的计算资源情况下,对流体力学方程的非线性特征进行有效的数值模拟。针对间断系数问题、界面问题的有限元方法及其区域分解和多重网格算法、发展型问题及复杂无界区域问题的自然边界化及其区域分解方法、多孔介质中复杂生物与化学输运现象的数值模拟及其并行计算方法、保结构算法及其应用展开研究。
此外,有限体积法和差分法也是常用的数值方法。
二、本学科方向优势
1.本学科方向已经形成了一支科研能力较强学历、职称、年龄结构趋于合理的学术团队。
2.已取得了一些的研究成果。学科组成员承担国家自然科学基金、省部级、地厅级项目等15项。 近些年来在《Mathematics of Computation》、《Advanced in Computation Mathematics》、《Communications in Computational physic》、《Applied Numerical Mathematics》、《Computer & Mathematics with Applications》、《Journal of Computional Mathematics》、《Chinese Physics》《Numerical methods for partial differential equations》, 《数学物理学报》和《工程数学学报》等国内外著名期刊上发表论文80余篇,其中有40多篇被SCI、EI收录。