用于线性波动方程的高精度显式差分算法性能分析

研究了一类低耗散、低色散的高阶精度显式有限差分方法,目的是直接计算非定常的线性波动问题.空间离散采用DRP类的七点四阶精度优化中心差分格式,给出了两种降低色散误差的优化方法;时间积分用四阶精度龙格库塔方法（RK4和LDDRK）.分析比较了3种空间离散格式的有效波数范围、各种全离散格式的耗散和色散误差特性、波的长距离传播计算时格式的累积误差特性,对这类格式的运用提出了建议.     

基于离散元的多分辨率信号去噪新方法

通过构造离散基,应用多分辨率分析的方法,对噪声信号进行去噪处理.所提出方法的离散基能够显式表示,且具有对称性等特点,通过循环矩阵求逆矩阵的方法,可以使计算量大大降低.对比不同的去噪方法,并分别从信噪比(SNR)和均方误差(MSE)两个方面对信号去噪效果进行评估.实验结果表明:相对小波分析方法而言,该方法在信号去噪方面表现出较好的特性,去噪效果明显,离散基系数在0.75附近达到较好的信噪比及均方误差.     

一个施图姆-刘维尔方程最大特征值的逼近公式

改进了一种计算施图姆-刘雏尔方程大特征值的方法,运用泰勒展开对渐进公式中的奇异积分项进行近似,并且由于大特征值对应的特征函数具有较多零点这一特性,用系数在某点的取值来近似代替该周期的变化.对一类非常系数的施图姆-刘雏尔方程的大特征值分布和逼近有较好的计算结果.考虑系数的变化,得到了一个改进的大特征值计算公式.算例表明,考虑扰动项的改进公式同样可以取得较好的计算结果.     

柔性多体系统动力学典型数值积分方法的比较研究

为合理选用积分方法,对柔性多体系统动力学中8种典型的数值积分方法的性能进行了比较研究。以中心刚体-柔性悬臂梁系统为研究对象,运用第二类拉格朗日方程建立系统高次耦合动力学模型。采用8种典型的数值积分方法对方程进行求解,比较了计算效率、数值精度等。结果表明:显式方法较隐式方法更依赖于时间步长的选取;在同等时间步长下,隐式方法的计算效率低于显式方法,隐式方法可以通过放大时间步长提高计算效率;自启动自动变步长且自动变阶的吉尔(Gear)法计算效率高且其更合适于计算广义质量阵为常元素阵的动力学方程;希尔伯特-修斯-泰勒(HHT)法、广义-α法可以通过放大时间步长提高计算效率,但计算精度降低。     

谱元方法求解波动方程时显式与隐式差分方法的比较

分别将显式中心差分和隐式Newmark差分方法与Chebyshev谱元方法相结合,探讨了当采用谱元方法求解气动噪声问题时,这2种时间差分方法对数值精度和计算稳定性的影响.通过模拟噪声扰动在自由空间的传播过程,比较了2种时间差分方法的数值误差,研究了显式中心差分方法的稳定性条件.由此得出以下结论:当显式中心差分方法稳定时,2种差分方法均可得到有效的数值解,在同一时刻的同一网格节点上,Newmark方法的数值误差约为显式方法的2倍左右;当计算采用的时间步长大于显式中心差分方法的临界步长时,显式方法发散,Newmark方法的数值结果仍和解析解保持一致.     

奇异两点边值问题改进的梯形公式外推方法

研究奇异两点边值问题的高精度数值方法.首先,将奇异两点边值问题转化为奇异积分的计算问题.其次,利用改进的复合梯形公式离散奇异积分,针对几种不同情形给出了误差渐近展开式.再次,由误差估计式设计了一种改进的龙贝格算法,利用该算法可以得到问题的高精度数值解.最后,通过数值算例说明了算法的有效性.     

低耗散低色散有限差分格式误差分析

基于7点中心色散保持(DRP)空间离散格式,结合5种龙格库塔(RK)时间积分方法,从误差构成、误差传播、误差累积3个角度出发,采用传统Von Neumann误差分析方法和修正误差传播分析方法,分析比较了各时间离散格式和全离散格式的耗散色散误差,波数分辨能力,长距离波计算误差传播,低频波、中频波、高频波的误差累积特性,还从稳定性、求解精度等角度分析比较了各组合格式的优劣,获得了与7点中心DRP格式组合的最佳时间离散格式ORK6;最后对一维标量和矢量波动问题计算验证了各组合格式的准确模拟能力.     

一种新型高精度半显式基于模型的积分算法

提出了一种新型高精度基于模型的积分算法，该算法采用了半显式Chang算法的速度、位移表达式，但是具有不同的积分参数。采用离散控制理论中“零极点匹配”和二阶Pade近似推导出新算法的积分参数。对算法的精度、稳定性、周期延长和振幅衰减等数值特性进行分析。与Newmark族积分算法和两种典型的基于模型的积分算法相比，新算法具备四阶精度，并且有非常小的周期误差。最后，通过三个数值算例验证了新算法的高精度特性。     

介子圈图传播子重整化有限量的有效计算法(I)

采用中性介子与核子(反核子)相互作用的Lorentz不变耦合模型,对计算"介子单圈图传播子与链图传播子"在动量重整化方案中的"有限量"涉及的通常解析计算方法(即Feynman高维收敛积分计算方法)作了详尽分析、讨论与研究,发现可以从"大动量积分"计算角度出发建立起一种更为有效与实用的计算方法--"大动量积分极限法".采用这种有效方法,对介子圈图传播子重整化"有限量"作了具体降维积分计算,获得了这个"有限量"的"一维积分严格解析表达式".     

关于一类抛物型方程Cauchy问题解的积分公式

抛物型方程 Cauchy 问题的求解公式多般是依据广义函数论方法(特别是δ函数)求出方程的基本解,然后通过基本解把方程的 Cauchy 问题的解表为某种积分显式.对于某些二阶常系数线性偏微分方程的 Catchy 问题可以应用降维法去获得求积公式。1962年,F.J.Bureau 利用球面平均法和 Hermite 多项式一些性质借助于上升法得到 n 维空间热传导方程 Cauehy 问题解的积分显式.但是我们发觉 F.J.Bureau 在论文中,当空间维数