基于纯无网格法三维对流扩散方程的并行计算

针对三维对流扩散方程的数值求解,应用修正光滑粒子动力学(corrected smoothed particle hydrodynamics, CSPH-3D)方法,推导出求解三维对流扩散方程的CSPH-3D离散格式,得到涉及3×3矩阵的核函数修正公式.为提高计算效率,采用基于MPI(multi-point interface)粒子搜索的并行计算技术,对有解析解的三维对流扩散方程进行数值求解,分析了数值模拟误差以及粒子数和CPU数对计算效率的影响,并对无解析解的方程进行了数值预测,分析了收敛性.结果表明,本文的CSPH-3D并行算法模拟三维对流扩散方程是高效、可靠的.     

新的格子Bhatnagar-Gross-Krook模型求解修正的Burgers方程

随着计算机技术的发展,数值模拟方法求解偏微分方程得到越来越广泛的应用。格子Boltzmann方法是一种新型的模拟方法,由于该方法具有计算效率高、边界条件容易处理、完全并行性等独特的优点,使得它具有广泛的应用领域。利用格子Bhatnagar-Gross-Krook模型来求解修正的Burgers方程,首先用该方法正确的恢复了宏观方程,然后数值模拟了两个具有解析解的修正Burgers方程。把模拟解与解析解进行对比,发现数值解与解析解和前人研究中的数值解都吻合很好。     

等厚双层涂层材料受法向集中力作用的三维理论解

基于三维轴对称弹性理论,通过利用镜像点方法和半无限体表面受法向集中力作用的基本解,推导了等厚双层涂层材料受法向集中力作用的显式理论解．该理论解既可用作格林函数进一步求解复杂问题的理论解,也可用作边界元法的基本解以提高数值计算的精度和效率．算例表明,对其无穷多个镜像点只需考虑前3个即可获得足够精度的解．该理论解以固定在各镜像点上局部坐标系下位移函数的形式给出．高阶镜像点的位移函数,可通过递推的方法由对应于低阶镜像点的位移函数求得．     

非均匀层状介质中感应测井响应的新型计算方法

数值模式匹配(NMM)法是电法测井数值模拟的有效方法,但是由于其在解析部分要推导反射矩阵和透射矩阵公式,因而比较烦琐.以非均匀层状介质中感应测井为例,探索了径向上数值、轴向上解析数值模式匹配理论,并对解析部分进行了改进,即应用电场强度和磁感应强度在界面的连续性条件推导出了上行波和下行波的递推关系,并提出了界面转换阵的概念.其思路简单,具有更加明确的物理意义,易于编程实现.经对比,新算法的数值模拟结果与原来的NMM方法和有限元方法(FEM)的计算结果是一致的.而且,这一思想同样适用于电极型测井方法的数值模拟,对于精确反演也具有重要意义.     

割离井法渗流模型的数值解

割离井法渗流模型的解析解已经求得，其解析解虽然比较精确，但是解析解表达式过于复杂、计算难度很大，不便于在实际中应用，因而影响了割离井渗流模型的应用和割离井法的推广。笔者以无上、下补给、井内定水位、均质含水层中的割离井渗流模型为例，详细给出了求解割离井渗流模型数值解有限差分格式的建立，用追赶法对其进行求解，并把求得的数值解与解析解比较，进行了误差分析。     

非均匀层状介质中感应测井响应的新型计算方法

数值模式匹配（NMM）法是电法测井数值模拟的有效方法，但是由于其在解析部分要推导反射矩阵和透射矩阵公式，因而比较烦琐。以非均匀层状介质中感应测井为例，探索了径向上数值、轴向上解析数值模式匹配理论，并对解析部分进行了改进，即应用电场强度和磁感应强度在界面的连续性条件推导出了上行波和下行波的递推关系，并提出了界面转换阵的概念。其思路简单，具有更加明确的物理意义。易于编程实现。经对比，新算法的数值模拟结果与原来的NMM方法和有限元方法（FEM）的计算结果是一致的。而且，这一思想同样适用于电极型测井方法的数值模拟．对于精确反演也具有首要意义。     

用同伦摄动法求解第一类超奇异积分方程

大量的物理学问题和工程问题等都可以用超奇异积分方程描述,但此类方程解析解的求解非常困难.因此相关领域的研究者将其目光投向了对其数值解的研究上.文中采用同伦摄动法求解了第一类超奇异积分方程,并运用数值算例验证了所用方法的有效性,最后将该方法应用到了断裂力学问题的求解中,且将得出的裂纹尖端应力强度因子的解与其解析解进行对比.由对比结果可知该方法在求解含裂纹的断裂力学问题时是非常有效的.     

逆算符法求解非线性电路的近似解析解

非线性电路通常应用数值法来求得数值解,难以求得解析解.逆算符法是一种求解强非线性问题的近似解析法,本文应用逆算符法求解了一阶非线性电路响应的近似解析解.结果表明,该方法简便易行,操作简单,且解分量之间遵循相同的运算规则,易于在计算机上实现自动符号推导及运算,是一种分析非线性电路的有效方法.     

不可压缩弹性薄膜球形压痕问题的一种渐近解析解

针对刚性基底上不可压缩弹性薄膜的轴对称球形压痕问题,采用了一种基于Kerr模型的简单解析求解方法。在该方法中,薄膜上表面的接触压强与位移为线性微分关系。之后利用贝蒂互等定理,求解了该问题的高阶渐近解,推导了接触力、压痕深度和接触半径之间的显式关系。当忽略高阶项时,得出的高阶渐近解与现有研究中的低阶解相同。此外还建立了有限元模型来验证渐近解的精度。结果显示,与已有的低阶渐近解相比,高阶渐近解与现有的数值计算结果和有限元分析结果吻合得更好。     

分数阶电报方程的近似解析解与数值解

研究了分数阶电报方程的近似解析解与数值解.首先用Adomian拆分法讨论了它的近似解析解;其次用差分法求解它的数值解,构造出隐式差分格式;最后给出数值例子,把近似解析解、数值解与精确解进行了比较,显示方法是有效的.     

水波绕射的一个数值方法

目的 为将水波绕射问题转化为一个二维的Helmholtz方程来求解.方法 应用Nystrom方法来求解二维的Helmholtz方程.结果 给出数值例子,并给出了数值解与解析解的对比结果.结论 给出的数值模型有很高的精度.     

制冷剂有限时间泄漏扩散模型

针对高斯模型不能计算有限时间泄漏扩散场浓度的缺陷，研究并得到了储罐系统制冷剂泄漏时质量泄漏速度与时间的关系式，建立了制冷剂一维、三维扩散数学物理模型，通过求解模型解析解和数值解，解决了制冷剂储罐有限时间泄漏扩散的浓度分布问题，比较了点源有限时间泄漏扩散模型和高斯烟雨模型的精度，结果表明，前者更能反映泄漏制冷剂的实际扩散过程．     

非稳态热传导中分形几何对称模型的数值分析--以第三类边界条件为基础

讨论了分形几何对称模型在非稳态热传导中的应用，用配点残差法求解非稳态热传导中的分形几何对称模型，在与解析解比较后，证明此数值方法计算结果可靠。     

非牛顿幂律流体试井模型的一种简明解析解

 在实际油藏的三元复合驱条件下,三元复合体系多表现出非牛顿幂律流体的渗流特征。将三元复合体系假定为非牛顿幂律流体所得到的均质试井模型是非线性的,难以求得解析解,通常只用数值方法求得其近似解。本文使用加法分离变量法,求解尚未有解析解的非定常非线性试井方程,导出了一系列简明（无特殊函数和无穷级数）的解析解,以发展非Newton幂律流体的理论;而且还可以作为标准解来检验相应的数值解的准确度、收敛性与稳定性,以发展数值方法。此外,应用常规分离变量法也得到了一些显式解析解。     

三维快速多极虚边界元配点法

以三维弹性力学问题为研究背景,提出了一种三维快速多极虚边界元配点法的求解思想,即将三维快速多极展开的基本思想和广义极小残值法运用于求解传统虚边界元配点法方程.文中将三维弹性问题的基本解推导为适合于虚边界元快速多极算法的展开格式,经数值计算格式的演变,使求解方程的计算量和储存量与所求问题的计算自由度数成线性比例,以达到数值模拟大规模自由度问题的目的.算例说明了该方法的可行性、计算效率和计算精度.此外,该方法的思想具有一般性,应用上具有扩展性.     

地下水污染数学模拟的多单元均衡法

本文提出了模拟地下水中污染物运移的一种有效而实用的数值方法。它把地下水流动方程与溶质输运方程耦合在一起。这两个方程的离散方程组都是直接从它们的积分形式导出的。离散方程组的求解使用了一种新的迭代技巧。和通常的有限元方法相比,本文提出的方法可以有效地节省机器时间和所占用的内存。编制了一个灵活而通用的计算机程序,可用于承压或无压含水层中的稳定流或非稳定流问题。本数值模型的精度用两个存在解析解的理想问题进行了检验,结果相当吻合。给出了表明它能实际应用的数值例子。     

W22(D)空间中二元第一类算子方程的Hermite数值解

在W22(D)空间中讨论了二元第一类算子方程的近似求解问题,给出了方程的Herm ite数值解和解析解.     

一类回望期权定价模型数值解的研究

研究了一类CEV下有交易费用且标的资产在B&P共同作用下的回望期权定价模型数值解的问题.应用有限差分法的外推方法进行数值分析,给出了方程的数值解的递推公式,最后通过实例验证了该数值解法的有效性,使模型具有了实际应用的价值.     

摄动法求亚式期权的近似解

阐述了连续样本的算术亚式期权定价模型。首先证明了该定价模型中的偏微分方程不能转化为常系数的热传导方程。因此,不能通过一般的方法来求解。接下来,采用摄动法求解经过变换的偏微分方程,得到了一个序列形式的近似解析解。随后,本文给出了该序列近似解析解的图像,从而判断出该序列具有很好的收敛性。     

交汇水流三维数值模型

应用显式代数应力模型建立了交汇水流三维数值模型。方程离散采用交错网格上的有限体积法,并采用SIMPLE算法求解,代数方程求解采用TDMA逐行扫描法。针对交汇口几何特征分区进行网格划分,自由水面求解采用VOF方法。应用实测资料对计算结果进行了验证,同时与应用k-ε紊流模型的三维数值计算结果进行了比较。研究结果表明,文中所提出的数值模型可以更好地模拟交汇水流独特的三维流动特性。