不同正交基函数系反演边界温度场比较

基于3种不同的正交基函数系(三角函数正交系,Legendre正交多项式和Chebyshev正交多项式),比较研究了一类二维稳态热传导方程反问题中边界温度场的数值反演方法。首先引入泛函,根据线性偏微分方程的叠加原理,将所研究的反问题转化为求解泛函极小值的正问题;然后基于测点温度,通过求解离散后的线性代数方程,得到各基函数的系数,对边界温度场进行有限维逼近,重构得到边界温度场的分布。研究结果表明:采用3种正交基函数系均能有效地重构边界温度场,数值反演结果曲线与边界温度场原函数曲线吻合较好,3种函数系均可应用于类似的反演研究。     

热方程Robin系数反演的优化方法

考虑一维热传导方程Robin系数反演问题,基于反问题的唯一性,将反问题转化为优化问题.目标泛函的构造引入了L~2+TV格式的正则化罚项,在讨论目标泛函极小元存在性的基础上,构造一种快速迭代算法,数值模拟结果证明了所提算法的有效性.     

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.     

热传导方程反系数问题解的稳定性

研究了一类热传导方程反系数问题,在已知一些观测数据前提下,利用最优控制方法,构造了一个新的泛函,并在一定的条件下,证明了极小化泛函问题解的稳定性.     

双层红外CAT问题的边界元解法

红外ＣＡＴ即红外计算机辅助透视,是红外测试技术同热传导反问题相结合的高新技术。采用边界元法推导出双层二维热传导反问题的通用算法,完成了热传导反问题的唯一性证明;通过数值模拟实验,对该算法进行了验证。     

Benard对流问题五模类Lorenz方程组混沌吸引子的数值模拟

考虑底部加热的两平行板间流层的Benard对流问题,该问题可以用Navier-Stokes方程与热传导方程来描述,对其速度场和温度场等相关变量进行二维傅立叶展开,经过复杂运算得到新五模类Lorenz方程组,对此方程组的动力学行为进行了数值模拟     

离散正则方法在一维热传导方程寻源反问题中的应用

热传导方程寻源反问题具有不适定性.应用离散正则化方法即用一族与原问题相邻近的适定问题的解去逼近原问题的解,来克服这种不适定性.以一维热传导方程为例,对离散正则化方法进行了阐述,并进行了数值模拟.结果表明离散正则化方法的数值模拟结果与真实结果之间的误差较小,并且随着离散密度的增加,误差越来越小.这种方法避免引入泛函,使用起来较方便,可作为解决热传导方程寻源反问题的有效方法.     

一类抛物型方程逆时反演的正则化方法

在文献[9]的基础上,采用修正泛函含有一个导数的项作为惩罚项,这样保证方程的解具有一定的光滑性。为了克服反问题的不适定性,利用正则化思想,把原问题分解为一系列适定的正问题和一个病态线性代数方程组。利用无条件稳定的Crank-Nicolson有限差分格式求解正问题和用截断奇异值分解法求解病态线性方程组。数值结果验证了正则化方法的可行性和有效性。     

二维Laplace方程Neumann问题直接边界积分方程的Galerkin解法

对任意形状区域的二维Laplace方程△u（x）=0的Neumann问题,用Green公式和基本解-1/2ln｜x-y｜推导得出与之等价的直接边界识分方程,采用直接边界积分方程的Galerkin解法来解该第二类Fredholm积分方程,在进行边界离散化处理时采用常单元。为了提高数值计算的误差精度,在形成线性代数方程组的刚度矩阵元素时,对二重积分的内层积分采用精确积分表达式,外层积分使用Gauss数值积分,数值实验表明该方法的有效性和实用性。     

基于RBFNN和PSO求解第二类Volterra积分方程的混合方法

提出一种基于RBFNNs和PSO求解第二类Volterra积分方程的混合方法.先将积分区间离散化为点集,并代入积分方程得到方程组,再利用RBF神经网络逼近积分方程中的未知函数,将所求解问题转化为残差平方和的极小化问题.利用PSO算法求解残差平方和的极小化优化问题,得到RBF神经网络的参数,即得问题的逼近解.数值实验表明,该方法可行有效.     

基于导热反问题的管道内部缺陷诊断

根据外壁面的温度分布计算内壁面的几何边界是一类不适定的导热反问题。在建立具有不规则内壁缺陷的管道二维稳态传热模型的基础上,将反问题转化成正问题和最优化问题。采用有限元方法求解导热正问题,利用外壁面温度分布,从目标函数的泛函变分出发,根据共轭梯度法,实现了内壁几何边界的识别。通过对几种典型缺陷的数值计算,分析了初值选取、测量误差和传热边界条件等对反演结果的影响,验证了方法的有效性和稳定性。     

热传导反问题智能化识别

基于一种时域精细算法和蚁群算法,利用测量信息和计算信息构造最小二乘函数,将多宗量反演识别问题转化为一个优化问题,建立了求解多宗量一维瞬态非线性热传导反问题的智能优化数学模型.可对非线性内热源强度、导温系数和边界条件等多个热学参数进行组合识别.对信息测量误差作了初步探讨,数值验证给出令人满意的结果.结果表明该计算模型能够对非线性多宗量热传导反问题进行有效的求解,并具有较高的计算精度.     

正交各向异性平面问题材料参数识别的反分析方法

以边界元计算为基础，提出正交各向异性平面问题材料参数识别的反分析方法。通过建立以测量位移与边界元计算相应的位移之差的平方和作为目标函数，把反分析问题转化为极小化目标函数的问题。采用Lev-enberg。Manluardt方法解极小化目标函数的问题，其中灵敏度的计算是基于离散的边界元代数矩阵方程对识别材料参数的求导。数值算例表明本文提出的方法是行之有效的。     

非线性二维稳态导热反问题的一种数值解法

建立了非线性二维导热反问题的数学模型,利用边界温度观测信息,采用遗传算法和有限元法相结合的混合数值方法,确定了二维非线性导热问题中材料热传导系数随温度线性变化的规律,该方法无需利用材料内部温度观测人利用边界温度测量信息,就可以识别材料热传导系数随温度线性变化的,考虑观测的影响,对方法的计算精度进行了检验,该方法是全局收敛的。     

初始场与边界热流同时识别反问题的正则化方法

考虑含Neumann边界条件的一维热方程的初始场与边界热流同时识别反问题. 首先, 给定右边界热流密度及温度值和终止时刻温度值, 建立Fredholm积分方程组模型, 证明其解的唯一性. 其次, 构造左边界热流密度与初始温度场同时反演的正则化算法. 数值实例结果表明, 采取的数据预处理算法及改进正则化方法, 双函数反演的精度更高.     

蚁群算法求解稳态传热反问题

针对热传导反问题的不适定性和非线性,为了改进热传导反问题的求解方法,考虑了材料非均质的影响,建立了稳态热传导有限元正演模型。根据测量温度信息,将热物性参数和边界条件的单一和组合识别问题归结为一个优化问题,进而利用基于网格划分策略的蚁群算法进行求解。探讨了参数取值范围和数据噪音对识别结果的影响,数值验证取得了令人满意的结果。     

一个反源问题的极小化能量泛函正则化方法

针对分子成像领域中的反源问题,利用Tikhonov正则化方法,构造了一种通过求解一个极小化问题来重构源函数的新方法.利用目标泛函的严格凸性等性质,证明了极小化问题解的存在惟一性.由有限元方法的误差估计及细致分析,证明了离散化后极小化问题解的收敛性和误差估计,并通过数值实验验证了该方法的有效性.     

非线性热源反演中的不动点方法

本文研究半无穷直线上热传导方程第一边值的非线性热源的反问题。文中借助Ｇｒｅｅｎ函数化反问题为积分方程，通过积分估计和不动点方法，证明了非线性热源的局部可解性及唯一性。     

地震参数识别问题的最速下降法

本文讨论了地震勘探中的地震参数识别问题,并将它归结为一个非线性泛函的极小问题,提出了求解该问题的最速下降方法,同时还证明了该方法的收敛性。     

异种材料相接触热传导的变分原理和有限元计算

本文应用限制变分的思想,就两种不同材料相接触处的热传导问题,构造了一个新的温度泛函,并且证明了这个泛函的变分等价于相应的微分方程和边界条件,从而使应用有限元方法求解具有交界面的热传导问题更为科学和合理。