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点源识别问题有着重要的实际应用价值和反演的复杂性特点,已引起了国内外许多数学家和工程技术人员的广泛兴趣和关注。本文在前人研究的基础上,研究了一类抛物型偏微分方程的点热源反问题。这类反问题的热源项与广义函数狄拉克(Dirac)函数和时域有关。其目的就是在已知点源位置和点源个数的前提下,对该点源方程的热源项的源强进行反演。
论文研究了最佳摄动量法和微分进化算法,分析了这两种方法各自的不足之处。最佳摄动量法的反演值强烈依赖于初始值的选取,而微分进化算法善于进行局部搜索,将两种方法联合起来,利用微分进化算法选取初始值,解决了单纯采用最佳摄动量法陷入局部极值的风险。同时解决了盲目的猜测初始值、减少了不必要的重复试验,节省了反演时间。并将两种方法各自应用于点源方程的反演,给出具体实例,数值结果表明算法的可行性和有效性。
给出了一维和二维含点热源的热传导方程的源强反演方法。利用有限元方法对其正问题进行了求解,反演过程中采用最佳摄动量法联合微分进化算法,并利用插值方法对要反演的源强函数进行逼近,避免了基函数的选取。通过具体实例的数值模拟,得到了满意的效果。联合反演的方法在一定程度上克服了反问题对初值的限制问题,拓展了反问题求解的思路,并且具有更广泛的实际应用价值。