多域边界面法在稳态热传导问题中的应用

将边界面法应用于多域问题稳态热传导的计算,提出了一种新的实现方法,称之为多域边界面法(MD-BFM).在边界面的基础上,仿照单域问题,推导了多域问题稳态热传导的矩阵组装的方式,得出其离散的边界积分方程,温度等未知量即可求出.将多域边界面法应用于某包含62个浇筑层(共125个域)的大坝的稳态热传导分析,得出其温度场分布图,并和有限元计算结果进行了比较,温度最大值均为20.7℃,且温度分布等值线高度吻合,但多域边界面法采用了更少的网格.对大坝这样的大规模工程问题进行计算的结果证明,本文所提出的多域边界面法可以应用于稳态热传导问题,并且相较于其他方法(例如有限元法),具有同等精度,并且消耗更少的人力.     

求解开域电磁场问题的区域映射有限元法

为了求解开域电磁场问题,提出一种区域映射有限元方法。该方法把待求解的无限大区域划分为内部有限区域和外部无限区域。对内部区域,形成传统的有限元方程;对外部区域,引入几何中的Kelvin变换,对变换后的场域形成另一个有限元方程。内外区域的方程在公共边界上耦合。结果表明,该方法使用1/9甚至更少的单元即可达到传统有限元法的精度。与传统有限元法相比,该方法大量减少生成的网格单元数、计算所需的内存和时间。已在二维和三维开域问题计算中实现了该方法。     

求解开域电磁场问题的区域映射有限元法

为了求解开域电磁场问题,提出一种区域映射有限元方法。该方法把待求解的无限大区域划分为内部有限区域和外部无限区域。对内部区域,形成传统的有限元方程;对外部区域,引入几何中的Kelvin变换,对变换后的场域形成另一个有限元方程。内外区域的方程在公共边界上耦合。结果表明,该方法使用1/9甚至更少的单元即可达到传统有限元法的精度。与传统有限元法相比,该方法大量减少生成的网格单元数、计算所需的内存和时间。已在二维和三维开域问题计算中实现了该方法。     

一维变域POISSON问题的变分有限元分析

该文利用变域变分有限元法研究了一维变域Poisson问题,证明了该问题解的存在性,并给出了变域变分有限元法在求解该问题时的误差估计.最后,利用变域变分有限元法计算了一个实例.     

有限元法在含有悬浮导体场域中的应用

本文采用有限元法对场域内存在悬浮导体的场合给出了计算方法。该方法可以用于对变压器绕组在电冲击电压下的初始分布进行精确计算。     

时间依赖问题的时空有限元法

以 Ｎａｖｉｅｒ Ｓｔｏｋｅｓ 方程为例，介绍了时空有限元的基本理论，并给出了 Ｂｕｒｇｅｒｓ′方程的一些计算结果．结果表明时空有限元法对解决具有高 Ｒｅｙｎｏｌｄ 数的非线性问题是卓有成效的     

热传导方程求解中的快速小波-有限差分方法

提出了利用小波-有限差分法去求解热传导方程的方法。利用有限差分和紧支集正交小波基对热传导方程的时间、空间变量分别进行离散和变换,将热传导方程的求解转换到小波域中进行,利用小波基的自适应性与消失矩特性,使偏微分算子矩阵稀疏化,与其他方法比较,有效地提高了计算精度.     

固化降温过程中固体火箭发动机材料参数的影响分析

给出了药柱在固化降温过程中的热传导和热应力分析的基本方程，且应用有限元法对固体火箭发动机药柱在固化冷却过程中的三维瞬态温度场进行了数值模拟．同时得出了药柱危险点的位置．然后模拟了推进剂参数对危险点的应力应变值的灵敏度．计算结果符合工程实际．     

用边界积分法求解热传导方程的反问题

采用边界积分法求解热传导方程的反问题，并利用热传导方程的基本解对一维情况进行了数值计算。     

在表面有恒定热源作用薄板的不稳定温度场分析

本文研究了薄板（δ≤０．６厘米）在一侧表面受不变热量ｑ，边界处于空气对流传热条件下不稳定温度场的分布问题。若受热面积为一圆形面积，且受热区距离板边缘足够远（大于 ２０—３０倍受热半径）时，就可用轴对称方程来研究。本文用有限元法求解了轴对称二维热传导方程。数值计算表明，只有在受热区内，温度在板厚方向有不到１０％的温差，其余部分沿板厚方向的温度基本是均匀分布的。因此问题又可进一步简化为一维轴对称热传导问题，求得了它的解析解，并根据对二维轴对称热传导方程的有限元计算结果，给出对材料为铝及铝合金的薄板的一个温度场分布的拟合好验公式，还作了相应的实验。     

奇异热流密度场的数值分析(Ⅰ)——热传导特征解问题

为得到用于分析奇异热流密度场的高效的有限元列式，针对不同材料中界面裂纹尖端的扇形区域，推导出二维热传导特征解问题的基本方程和边界条件的弱形式．利用特征方程展开方法，可获得分析裂纹尖端处二维热传导特征解的一维有限元列式．该列式只需对扇形区域在角度方向上离散，最后得到一个二次特征根矩阵的总体方程．求解该方程可得到二维热传导问题的特征解．数值计算表明，该方法可高效准确地求解奇异热流密度场特征解．     

奇异热流密度场的数值分析(I)——热传导特征解问题

为得到用于分析奇异热流密度场的高效的有限元列式,针对不同材料中界面裂纹尖端的扇形区域,推导出二维热传导特征解问题的基本方程和边界条件的弱形式.利用特征方程展开方法,可获得分析裂纹尖端处二维热传导特征解的一维有限元列式.该列式只需对扇形区域在角度方向上离散,最后得到一个二次特征根矩阵的总体方程.求解该方程可得到二维热传导问题的特征解.数值计算表明,该方法可高效准确地求解奇异热流密度场特征解.     

一类周期性热传导方程的边界元数值解法

引入周期性热传导方程混合边值问题的基本解矩阵，得到边界积分方程和边界变分方程。利用Soblev空间的性质，给出边界元近似解的误差估计。本文结果消除了常规边界元计算中边界积分方程的区域积分项。     

瞬态热传导问题的精细积分边界元法

对于三维瞬态热传导问题,在考虑内部热源的情况下,采用双重互易边界元法(DRBEM)结合精细积分法(PIM)进行求解。该方法根据含有内部热源的各向同性介质瞬态常系数热传导问题的控制方程,通过加权余量法推导出相应的边界积分方程,然后用双互易法(DRM)处理得到的边界积分方程,将热源项和温度关于时间导数项引起的域积分通过径向基函数(RBF)逼近后转化为边界积分。之后将边界积分方程离散,得到与时间相关的一阶常系数微分方程组,最后,在获得解析解的过程中,通过PIM处理其中的矩阵指数函数(MEF)。通过三个数值算例来验证该方法的准确性和稳定性。     

瞬态热响应的条元半解析法

由卷积型变分原理出发，针对二维瞬态热响应问题，在空间域采用三角函数加补充项的有限条法，在时间域取解析函数，得到求解瞬态热响应的条元半解析法计算列式．     

时域间断Galerkin有限元法在激光热加工过程中应用

针对半无限体和薄膜结构受多种激光热源作用下的非傅里叶热传导过程,采用时域间断Galerkin有限元法进行数值仿真.其主要特点是在时域内对温度及其时间导数分别进行三次Hermite插值和线性插值.对于半无限激光热源热传导问题,其计算结果与解析解吻合良好.算例表明,时域间断Galerkin有限元法在高频激光脉冲问题中,没有...     

二维辐射热传导方程的渐近展开方法

二维辐射热传导方程是具有多尺度、强间断等性质的方程,渐近展开方法是求解这类方程的一种有效的方法,其基本思想是将具有多尺度性质的椭圆型向量问题解耦为若干光滑系数（或单尺度性质）的椭圆型向量问题进行求解.针对二维辐射热传导方程的简化线性模型,设计并分析了基于渐近展开方法的线性有限元方法,并给出了相应的误差估计式.     

混凝土温湿度耦合方程组的数值解法

混凝土中热湿耦合方程组的数值解法是将混凝土中热湿耦合传导理论应用于工程实际的关键．算法在空间域采用有限元格式，在时间域采用两点差分格式．研究了在求解域内空间网格划分和时间域划分形式及时间域差分格式对数值解收敛性质和振荡性质的影响，选取了合适的数值计算格式，能使计算结果在收敛性、振荡性和结果精度方面都满足工程计算要求。     

超音速下梯形复合材料层合板的气动热弹性分析

发展了有限元分析方法,对超音速环境中梯形复合材料层合板的气动热弹性问题进行了研究。考虑可压缩流和斜激波的影响,采用一阶活塞理论来表示气动压力。针对复合材料层合板的不规则结构,以及由于气动加热而产生的复杂温度分布,利用有限单元法,建立梯形复合材料层合板的热传导方程和气动热弹性耦合运动方程。通过热传导方程得到板的温度分布,再结合气动热弹性运动方程分析梯形板的气动热弹性特性。通过数值计算,研究了气动加热和铺设角对超音速下梯形板的固有频率和模态的影响。     

辐射-导热耦合换热边界元算法

本文提出了一种求解辐射-导热耦合换热问题的边界单元算法(BEM),该方法将两种传热方式通过辐射热源耦合起来.首先,采用BEM对辐射传热方程、辐射热源方程和含有辐射热源的热传导方程进行离散;其次,利用辐射传热方程消除辐射热源方程中的辐射热流项;然后,根据Stefan-Boltzmann定律形成含有温度四次方以及热流密度表示的非线性代数方程组.出现在所有积分方程中的域积分由径向积分法转换成边界积分,形成了对于参与性介质问题也只需在边界上划分单元的纯边界元算法.最后,用Newton-Raphson迭代法对方程组进行求解.提供的数值算例将表明本文所介绍方法的正确性与有效性.