三维Navier-Stokes问题的共轭梯度法及数值试验

本文对处理Navier—Stokes问题的最优控制问题的共轭梯度算法作了改进,导出了可在计算机上实现的离散算法.在处理本质边界条件及数值计算三线性泛函方面作了有成效的尝试.对史中的算法所进行的数值试验取得了良好结果。     

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.     

基于SPH-FDM耦合算法的非饱和岩土介质中瞬态导热问题数值模拟

光滑粒子法是近些年来发展起来的一种新的数值计算方法,已经成功应用到多种工程和物理问题的求解中.为修正光滑粒子法计算域边界附近粒子近似缺陷及弥补边界条件处理方法的不足,将有限差分法耦合到光滑粒子法中,使所求解问题在整个计算域上的函数近似精度达到二阶,从而提高计算的求解精度;然后基于有限差分算法处理边界条件的思想来处理定解问题中的第二、第三类边界条件,使复杂边值问题的计算可以归于第一类边值问题的框架下求解.采用光滑粒子-有限差分耦合算法计算了各类不同边界条件下的导热问题,通过和解析解的对比表明,相比传统光滑粒子法,耦合算法能够直接施加各类边界条件,计算结果精度高,求解过程可靠有效.最后模拟了非饱和岩土介质内的热能传输问题,得到了岩土介质中随时间变化的温度演化特点,并分析了隔热层对导热过程的影响以及隔热层导热性质不同情况下的温度分布特征.     

PML边界条件应用于最优近似解析离散化地震波场模拟方法

近似解析离散化方法(NADM)是一种新的地震波数值模拟方法,由清华大学杨顶辉教授提出并发展起来.该方法不仅吸收了传统离散的数值方法的基本思想,而且加入了解析数学的思想.介绍了近似解析离散化方法及其最优改进法(ONADM)基本思路,再利用最优的近似解析离散化方法(ONADM)并结合完全匹配边界条件(PML)做了一维、二维声波和弹性波的波场模拟试验,证明了这种边界条件应用于ONADM方法的有效性,同时能提高波场模拟的数值精度.     

一种求解时间关联型缓坡方程的数值方法

以含底摩阻能量耗散项的时间关联型缓坡方程为控制方程,建立了一种具有二阶精度的数值离散格式.该格式对时间导数使用Euler预测-校正格式离散;对空间导数使用中心差分格式离散.基于统一边界条件表达式,对边界条件进行处理.数值解与物理模型实验值吻合较好,表明数值模拟模型可以有效地模拟波面随时间和空间的变化以及波高的空间分布.     

数字图像连续表示及应用

研究了离散图像的连续表示及重建问题.首先利用弦理论,给出了图像的连续表示形式,然后利用付里叶变换实现了图像连续表示及重建的快速算法,接着将它们应用于图像无级缩放、图像平滑、边缘检测、角点检测,并与传统离散图像处理方法的实验结果进行了比较.实验结果表明:利用图像连续表示方法处理离散图像可以得到不差于传统的离散图像处理方法处理的结果,此方法使离散图像的解析法处理成为可能.     

求解不确定性力/热奇异性问题的模糊比例边界元法

采用比例边界元方法与模糊算法相结合,提出新的求解不确定性奇异性问题的数值模型,对裂纹尖端应力及奇异性热流密度进行分析.对于奇异性问题,利用比例边界元方法,在空间离散中对边界进行离散,有效地求解奇异性问题.同时,利用模糊算法将不确定的参数处理为模糊数,利用区间转换方法计算,得到每个隶属度下的相应结果,避免了传统模糊方法所...     

广义变系数KdV方程的保角能量守恒方法

基于保角哈密尔顿系统的辛形式,对带依时系数的广义KdV(TDKdV)方程提出一个保角能量守恒算法.通过算子分裂方法,方程被分裂成一个哈密尔顿系统和一个耗散系统,其中,耗散系统被精确求解.哈密尔顿系统在时间上采用二阶平均向量场(AVF)方法离散,在空间上采用傅里叶拟谱方法离散.在合适的边界条件下,所提方法可精确保持离散保角能量守恒律及离散保角质量守恒律.数值实验验证文中方法在长时间数值模拟过程中的有效性.     

基于适体坐标系的TCGMAW熔池行为数值模拟

为了解双丝共熔池气体保护焊的工艺机理,优化工艺参数,对其熔池流场数学模型进行了研究.在分析熔池表面变形的基础上,利用适体坐标变换将熔池表面变形后所形成的复杂物理边界转变为非正交适体坐标系下规则的计算边界,使坐标轴与计算区域的边界一致,从而建立适体坐标系下的离散化控制方程组,并对其能量和动量边界条件分别进行离散求解,进而建立了三维准稳态双丝气体保护焊接熔池流场的数值分析模型,最后采用SIMPLEC算法进行了数值模拟实验.结果表明,该方法较好地处理了熔池表面变形与流场和热场的耦合问题,使得模拟过程更加符合实际情况.     

基于自由液面预测的非线性液体晃动问题的数值模拟

针对一类矩形贮液箱的非线性晃动问题,提出一种基于有限差分算法的数值模拟方法.该方法首先采用σ变换将流体区域转化为矩形域;然后在时间迭代的过程中,运用自由液面运动学条件的显格式预测出下一时层的自由液面形状,并对边界条件中的非线性项作近似处理,由此得到描述下一时层各状态量的离散线性方程;最后根据数值解来对下一时层的自由液面进行校正.使用该方法计算了自由晃动、受迫晃动和行波3种情况,数值计算结果表明该方法具有良好的收敛性和准确性,能够有效地实现非线性晃动过程.此外,这种预测校正格式能够在保证算法稳定性的前提下,灵活地处理包含运动边界的数学问题.     

模态截断与简谐载荷响应精度的改进

文献 [3]利用矩阵级数展开和特征值的谱迭加原理 ,将截断模态对响应的贡献用已知模态和系统矩阵来精确表达。本文在此基础上 ,利用特征值移位的方法 ,使计算载荷的频率提高 ,甚至接近于保留的模态频率 ,给出了实用的移位值。数值例子验证了本文方法的有效性     

求解大型稀疏对称矩阵极端特征值的子空间加速的截断牛顿法

利用扩展子空间的方法,对求解大型稀疏对称矩阵极端特征值的截断牛顿法进行改进,提出了子空间加速的截断牛顿法。理论分析和数值结果均表明,新方法对计算对称矩阵的极端特征值是有效的。     

自由水面格林函数的无数值积分的计算方法

用奇点分布法计算浮体在波浪上的运动需要多次计算自由水面格林函数及其导 数。传统的数值积分方法是提高运算速度的一个障碍。本文采用了将格林函数按级数 展开后，截取有限项的近似计算方法，避免了费时的数值积分，使得处理三维物体在 波浪上的动响应的电算程序的计算能力得到提高。本文仅限于讨论无限水深时格林 函数的计算方法。     

关于Voronoi多面体构算方法的一个注记

本文叙述了作者先前介绍的Ｖｏｒｏｎｏｉ多面体的构算方法的一种简化。在逐次切割过程的数据处理中，本文所述的方法把适时修正数据缩减到多面体的全部顶点坐标。本方法所得结果与原方法的计算结果一致。     

半无限大有耗地面的FDTD截断分析

文中通过在时域有限差分（FDTD）方法中采用有限厚度地面等效的方法截断无限大有耗地面,分析了采用该方法宜选取的地面厚度。用该方法模拟了有耗地面对其附近电磁波的影响,并将其与采用阻抗边界条件（SIBC）计算得到的结果进行对比。计算结果表明了该方法的有效性。同时,还分析了等效地面的厚度对计算结果的影响。     

基于RBF和TSVD正则化求解泊松方程

针对泊松方程的数值解,提出了一种基于截断奇异值分解(TSVD)的正则化和径向基函数(RBF)的改进的无网格方法.由于通过RBF拟合方程所产生的系数矩阵经常是病态的,TSVD正则化方法可以改善RBF无网格方法而获得更精确的数值解,与传统的RBF方法相比能够获得更好的数值结果,而且通过选择恰当的径向基函数,也能够提高数值解的精度.     

解大型对称矩阵特征值问题的一个子空间加速截断牛顿法

基于非线性优化中的截断牛顿法提出了解大型稀疏对称矩阵特征值问题的一个子空间加速的截断牛顿法,证明了算法的收敛性并进行了数值试验,数值试验结果表明数值结果与理论分析相符,表明该算法是有效的。     

任意变厚度开顶旋转扁薄壳的非线性稳定

变厚度开顶旋转扁薄壳的大挠度计算因为复杂，仅见一种特殊情形的数值解答．在16种边界条件下，以三次B样条函数为试函数，用配点法计算变厚度开顶圆锥壳和球壳的非线性稳定．给出了在均布荷载、内边缘均布线荷载或外边缘均布力矩作用下，线性变厚度开顶圆锥壳、球壳的上、下临界荷载．在均布荷载或内边缘均布线荷载作用下，指数型变厚度固定夹紧开顶球壳的上、下临界荷载得到了同其他方法一致的结果．研究表明，样条配点法具有输入数据少、计算简便、精度高和计算程序通用的优点。     

截谱模式方法与大气中的多重平衡现象

本文在介绍截谱模式方法的基础上,以强迫耗散的非线性准地转方程为例,用解析方法讨论了不同截断水平下模式方程对多重平衡态的影响。看出,截谱模式方法的最大成功之处在于揭示了大气中多重平衡现象。利用此法可将模式方程转化为耦合常微分方程组。特别是讨论平衡态时,归结为对代数方程的讨论。这就为揭示多重平衡现象和应用突变理论展示大气中突跳现象提供了可能。通过讨论也证实:随着截断水平的加大,平衡态分枝数随之增多,最终将进入“浑沌”状态。     

住房抵押贷款支持证券的微分方程定价及有限差分解法

作为一种利率衍生证券 ,住房抵押贷款支持证券的定价与利率的变化有密切的关系 .该文运用随机过程对利率行为进行描述 ,对一般衍生证券微分方程进行深入探讨 ,在此基础上建立了住房抵押贷款支持证券价格的微分方程 ,并探讨了该方程的有限差分解法 .最后给出了一些数值结论