应用时间关联型缓坡方程数值模拟波流相互作用

从含水流项的时间关联型缓坡方程出发,采用有限差分法,建立缓变水深和水流水域波浪传播的数值模型.模型对空间导数项采用三点差分格式离散,对时间导数项采用Euler预测-校正格式离散.基于开边界条件与不同反射特性的固壁边界条件相统一的边界条件表达式,对边界条件进行处理.该模型数值解与椭圆型缓坡方程有限元模型的数值解较为吻合,表明所得数值结果合理可信.     

双曲型缓坡方程的数值求解

双曲型缓坡方程是研究波浪在近岸缓坡区域传播变形的一种有效波浪数学模型。对Madsen和Larsen 提出的双曲型缓坡方程进行了数值模拟,数值模拟中采用时间层同步空间层交错的有限差分格式对双曲型缓坡 方程进行数值离散,并结合两个典型算例对所采用的数值模型进行验证。数值计算的结果表明,该数值模型可 有效地应用于双曲型缓坡方程的数值求解。     

抛物型缓坡方程的数值模拟

对抛物型缓坡方程使用阵求解。将复型方程实部,虚部分离,并在实数域求解。使用Ｃｒａｎｋ－Ｎｉｃｏｌｓｏｎ格式将方程离散,进行矩阵迭代求解。     

抛物形缓坡方程的数值研究

对2种典型的抛物形缓坡方程进行比较系统的数值研究。通过对4种典型地形上的波浪变形的数值模拟，详细讨论了网格节点数对数值解精度的影响、模型对初始入射角的敏感程度、非线性项对数值结果的影响等。研究结果可为实际应用抛物形缓坡方程研究大区域复杂地形上的波浪传播提供一定的理论指导。     

缓坡方程计算分辨率选取的数值研究

自适应曲线网格技术是近年来国际上近岸海洋计算中采用较多的先进技术,而如何减少计算量一直是缓坡方程的一个研究热点,如将自适应曲线网格技术引入缓坡方程,则既提高局部海域分辨率又减少计算量,为了在缓坡方程计算模型中很好地引入自适应曲线网格技术作理论准备,绎缓坡方程计算分辨率的迭取问题作较深入的探讨,首先建立一个Ebersol型缓坡方程数值模型,然后设计了一组网格分辨率对计算结果影响的数值实验,讨论分辨率的取值范围,并且对缓坡方程大网格计算的可行性作了初步的理论分析,最后得出结论,若仅考虑地形的影响Ebersol型缓坡方程计算分辨率的选取主要决定于地形,即网络大小可突破波浪波长限制。     

曲线坐标下波浪抛物型缓坡方程及近岸流数值模型研究

建立了曲线坐标系下的波浪抛物型缓坡方程及近岸流数值模型,对不规则岸线地形下的波浪传播变形及近岸流运动进行了数值模拟研究.首先基于曲线化抛物型缓坡方程建立了正交曲线坐标系下的近岸波浪传播数值模型;然后通过正交曲线变换建立了正交曲线坐标系下的近岸流数值模型;进而基于波浪辐射应力的概念,耦合上述数值模型,对Gourlay模型实验和Hamm模型实验中不规则岸线地形条件下的波浪传播变形及近岸流运动进行了数值模拟研究,并结合实测资料对数值模拟结果进行了验证分析;最后基于上述耦合数值模型对美国San Francisco海湾的Ocean Beach海岸波浪斜向入射所产生的波浪场及波浪破碎所形成的近岸流进行了数值模拟研究.对比分析表明,本文数值结果与实验结果或其它学者所得数值结果基本一致,从而验证了本文数值模型的有效性.     

缓坡方程的有限元解

波浪在缓变海底传播中,用缓坡方程求解波浪场可得到较理想的结果,对缓坡方程的有限元解法进行了论述,推导出了有限元近似方程,开发了计算程序;计算结果与其他方法的结果吻合良好。     

扩散方程导数边界条件的一种数值处理

以一维和二维扩散方程为例,构造导数边界条件一种二阶处理方法,并数值验证了这种处理方法对数值解的影响.数值结果表明,这种处理方法不但简单.而且已有的二阶处理方法有明显的改进.     

求解运动方程的一种数值算法

针对力学运动方程的数值计算，提出了一种类似欧拉法的新算法，其主要特点是没有算法衰减，与显式及隐式欧拉法相比具有较高的计算精度，且与显式欧拉法有相同的计算工作量，在对其算法稳定性进行讨论的基础上，以对单自由度质量弹簧振动模型的仿真计算为例，通过比较该算法与显式，隐式欧拉法及四阶龙格库塔法，阐明了该算法的这些特点。     

对流扩散方程的数值流形格式及其稳定性分析

将流形方法应用于对流扩散方程的数值求解,建立了基于标准Galerkin加权余量法的定常无源对流扩散方程的数值流形格式,采用一维定常无源对流扩散方程证明了物理覆盖的覆盖函数取完全一阶多项式的标准流形格式具有绝对的数值稳定性,并通过与一维对流扩散方程有限元解、精确解的对比,对该数值流形格式的稳定性进行了验证.同时,将基于四节点矩形有限单元覆盖系统的数值流形格式应用于二维平行管道中定常热对流扩散问题的数值分析.结果表明:在小的单元Pe(Pe<2)时,流形解的精度较有限元方法显著提高;在较大单元Pe条件下,一阶多项式覆盖函数的标准流形格式虽然绝对稳定,但假扩散作用显著,得到的数值解与真实结果存在较大的偏差.     

一类依时问题的BEM-FDM新格式

本文分析了求解依时问题的边界元法的三种途径:采用依时基本解作为权函数,在时间和空间上进行积分;利用积分交换,将依时问题变换成一系列边值问题求解,再进行逆变换;边界元与有限差分相结合,可得到一系列时间步长上的边值问题,通过求解这一系列边值问题而得到解序列,在此基础上,提出了用加权残值法(WRM)导出了一类依时问题的边界元-差分法新公式.由于在该公式中权函数的选取极为自由,因而避免了求控制微分方程基本解的困难.同时,公式中的所有短阵均为常短阵,只需形成一次,故可节省计算时间.     

Burgers方程基于混合有限元法的差分格式及其数值模拟

给出了Burgers方程的一种基于混合有限元的最低阶的差分格式，并给出了数值解的例子，与以往的处理Burgers方程的有限差分法不同之处是该方法能同时求出速度和流通量的近似解，而且得到的数值解具有很好的稳定性。     

非线性阻尼Berger方程的时间依赖全局吸引子

考虑带有非线性阻尼的Berger方程解的长时间动力学行为, 用渐近先验估计和收缩函数的方法证明其时间依赖全局吸引子的存在性.     

非线性阻尼Berger方程的时间依赖全局吸引子

考虑带有非线性阻尼的Berger方程解的长时间动力学行为, 用渐近先验估计和收缩函数的方法证明其时间依赖全局吸引子的存在性.     

椭圆方程初值问题的一个数值解法

讨论一类椭圆型方程初值问题的数值求解. 由于这类问题的严重不适定性, 其求解过程中必须采取适当的正则化. 利用算子谱分解的特定形式, 对问题的解进行分解, 在一个特定子空间上提出一种正则化方法, 并对Laplace方程初值问题进行数值计算. 数值结果表明该方法可行、 有效.     

考虑地表热平衡方程的中尺度数值模式

本文通过用地表面热量平衡方程,作为热力学第一定律中非绝热加热项,经过数值模拟。得到了在复杂地形的动力和热力作用下,近地面大气流场和温度场的分布特征,并得到适于计算滇中地区地面温度的方法。