等离子体中的CDLT-Leapfrog-ADI-FDTD方法

采用电流密度拉普拉斯变换(Current Density Laplace Transform)方法将无子时间步的蛙跳式交替方向隐式时域有限差分(leapfrog-ADI-FDTD)方法应用于等离子体的电磁计算中,得到了等离子体中的迭代公式.为了验证该方法的有效性,计算了等离子体平板的反射系数和透射系数,并与几种传统的FDTD方法进行了对比,数值实验表明,提出的算法具有无条件稳定性,精度和效率高于普通的显式FDTD方法.     

用PLRC-FDTD法计算微波在激光等离子体中的反射和透射系数

用分段线性递归卷积时域有限差分(PLRC-FDTD)数值方法,研究了激光等离子体对微波传输特性的影响。应用该方法计算了微波的反射和透射系数。结果表明:对于均匀等离子体,等离子体频率越大,反射系数越大,透射系数越小;反射系数几乎为0 dB的带宽随等离子体频率的增加而增加;电子碰撞频率越高,反射系数越小,透射系数越大;非均匀等离子体不利于强反射的实现。研究结果为激光等离子体隐身技术提供了理论支持。     

对流方程的六阶中心差分格式

有限差分方法是微分方程数值解法中发展最早、理论最完善、应用最广泛的计算方法之一．利用待定系数法构造了对流方程的中心有限差分格式,利用Taylor级数展开推导出了该差分格式的修正偏微分方程（MPDE）,采用数值余项效应分析方法从空间离散方面改进了该格式．利用高阶TVD Runge-Kutta方法从时间离散方面改进了该格式．利用Richardson外推方法在不增加计算复杂度的前提下改革了原格式．数值实验表明本文讨论的3种方法在差分格式改进和优化中的有效性．本文讨论的方法也可以用于其他偏微分方程有限差分方法的构造中．     

解mKdV方程的一种隐格式

应用有限差分法求mKdV方程的数值解,得到了mKdV方程数值解的一个差分格式,并将该格式得到的数值解与解析解进行对比．数值结果显示该格式是求解mKdV方程的高精度的格式．     

几何约束下磁畴壁模型的相变数值解

通过研究带几何约束的磁畴壁模型的数值解,观察了磁畴壁的总能量达到极小值时的物理状态.用梯度流法把求能量极小值问题转化为求解偏微分方程的初边值问题,利用有限差分法对该微分方程进行离散得到相应的差分格式,然后对得到的差分格式分别进行局部截断误差分析和稳定性分析.最后给出数值算例,数值结果表明:本文给出的差分格式对于求解能量极小值问题的方程是切实可行的.     

超宽带穿墙雷达设计与脉冲压缩回波处理

有限时域差分法可以利用有限差分方程对电磁波穿透墙体后的情况进行分析,获得墙体的透射系数。利用该计算结果,对超宽带穿墙雷达模型进行数学建模,构造出超宽带脉冲压缩穿墙雷达模型。采用仿真软件对该模型一维情况的发射接收过程进行仿真。结果表明,有限时域差分法可以很好地计算出透射系数,雷达回波通过脉冲压缩算法处理后,可以实现对目标的精确定位与识别,提高雷达系统的整体性能。     

稳定点电流源场三维有限差分正演模拟

文章阐述了用有限差分模拟计算三维稳定点电场的原理,提出了可以节约内存,提高运算速度的剖分网格,差分格式和超松弛迭代数值解的计算方法。并采用解析法计算点电源在均匀大地条件下产生的正常电位场,用有限差分计算异常地电异常体引起的异常电位场,进而得到实际电位场,简化了三维地电场数值模拟的问题,并且有效地控制了模拟计算精度。     

三维扩散方程非正交六面体网格的有限体积差分法

三维扩散方程非正交网格的差分方法是计算流体力学和数值热传导中一个基础性的课题。该文在二维扩散方程的有限体积差分方法的基础上,研究了在非正交六面体网格下三维扩散方程的有限体积差分方法,提出了一个计算精度很高、通量守恒且适应大变形网格的有限体积差分格式。取单元中心作为计算节点,减小了计算量;利用通量守恒条件确定界面中心的函数值,保证方法的守恒性;对网格点采用了Lagrange因子插值法,考虑了各插值点的相对位置,因此更适应非正交网格的计算;采用不完全三角分解预处理Bi-CGSTAB方法求解线性代数方程组。不同Z网格上的数值实验结果表明该算法是有效的。     

基于模拟有限差分法的离散裂缝模型两相流动模拟

模拟有限差分作为一种新型数值计算方法,因其良好的局部守恒性和对复杂网格系统的适用性,在计算流体力学和油藏数值模拟中得到应用。将模拟有限差分方法进一步应用于离散裂缝流动模拟中,对模拟有限差分法的基本原理进行详细阐述,建立相应的离散裂缝数值计算格式,并采用IMPES方法对其两相流问题进行求解,并与实验结果对比。对比结果验证了新方法和程序的正确性,通过复杂离散裂缝算例进一步验证了方法的正确性和程序的鲁棒性。     

电导率不为零的麦克斯韦方程的两种分裂时域有限差分方法和分析

研究了时域上二维电导率非零的麦克斯韦方程的分裂时域有限差分方法,针对电导率为零的分裂时域有限差分方法(S-FDTDI,一阶格式),讨论了用增加摄动项和对称计算两种校正分裂误差的方法得到的两种格式:分裂时域有限差分格式(S-FDTDII)和对称分裂时域有限差分格式(SS-FDTD),给出了能量恒等式和数值验证,计算结果表明在模拟一种矩形波导问题时,后一种格式能量模误差比ADI-FDTD小,都比S-FDTDII的误差小。     

绕圆柱荷电气固两相流动的数值解法

提出了一种求解绕圆柱荷电气固两相流动的数值解法，即用时间推进法求定常解，用有限差分方法离散控制方程，用人工粘性法处理固相间断面．计算结果表明，此数值解法能够处理强固相间断面，并且可用于含强间断面的悬浮体两相流动的数值计算．     

混合跳-扩散分数布朗运动下欧式回望期权定价的数值方法

利用有限差分方法对混合跳-扩散分数布朗运动模型所满足的随机微分方程作了差分近似,得到了欧式回望看跌期权定价模型数值解问题的递推公式,最后给出了数值模拟,验证了解法的有效性.     

用指数差分实现有耗介质的WEFDTD方法

提出了有耗介质下的波动方程时域有限差分法(WEFDTD),并应用得到其指数差分的差分格式。与传统的FDTD和采用普通差分的WEFDTD相比,提高了计算精度,且不增加存储量。同时,将这一差分方法推广得到其高阶形式。数值实验证明了这一方法的有效性。     

Bessel函数近似解法比较

利用差分方法求Bessel方程的数值解;并与Bessel函数的2种级数表达式的计算结果进行比较,通过数值计算及相应的分析得出,Bessel方程的数值解与级数解各有利弊;利用计算机,由差分方法计算,无需考虑自变量的大小,但其解是离散的,不可进行解析运算;而由2种级数表达式计算时,必须关注自变量的大小,但可以利用它们进行解析运算.     

绕圆柱荷电气固两相流动的数值解法

提出了一种求解绕圆柱荷电气固两相流动的数值解法，即用时间推进法求定常解，用有限差分方法离散控制方程，用人工粘性法处理固相间断面，计算结果表明，此数值解法能够处理强固相间断面，并且可用于含强间断面的悬浮体两相淳动的数值计算。     

储罐静电电位的有限差分计算方法

研究了立式圆筒形石油储罐内静电电位的有限差分数值计算方法。将接地金属储罐内的静电场等效为二维轴对称场,从静电场边值问题出发,建立了数学模型,推导了有限差分数值模型,得出超松弛迭代格式的有限差分公式。通过计算储罐中静电电位的分布考验了算法。     

柱面波的有限差分解法研究

本文应用有限差分方法,从理论上研究了柱面波在弹性介质中的衰减规律,通过数值计算,得到了应力、应变和位移的衰减指数.     

传递矩阵方法与矩形势垒的量子隧穿

利用传递矩阵方法精确计算了一维定态薛定谔方程,求解出电子穿过矩形势垒的透射系数,进一步研究了该透射系数与有效质量和矩形势垒参数的关系。数值计算结果表明,有效质量和矩形势垒参数对透射系数的影响同等重要。     

求解广义Rosenau-Kawahara方程的一个守恒差分格式

对一类广义Rosenau-Kawahara方程的初边值问题进行数值研究,提出了一个两层非线性有限差分格式,合理模拟了问题的两个守恒性质,得到了差分解的先验估计和存在唯一性;利用能量方法分析了差分格式的二阶收敛性与无条件稳定性;最后,利用数值算例验证了差分格式的有效性.     

水分及非保守性污染物在土壤中运移数值模拟

运用数值计算模型模拟计算水分及非保守性污染物在各种饱和度条件下的土壤中运移规律．采用有限差分离散水分方程和浓度方程，得到了适合于非保守性污染物运移的数值模型．利用试验资料验证了数值计算成果．验证结果表明，两者吻合良好，为研究和数值预报非保守性污染物运移问题提供了有效的手段．