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谱元方法求解波动方程及影响其数值精度的相关因素
引用本文:朱昌允,秦国良,徐忠.谱元方法求解波动方程及影响其数值精度的相关因素[J].西安交通大学学报,2008,42(1):56-59,77.
作者姓名:朱昌允  秦国良  徐忠
作者单位:西安交通大学能源与动力工程学院,710049,西安
摘    要:为探讨波动方程的高精度数值模拟,采用Chebyshev谱元方法结合隐式Newmark时间积分方法求解波动方程.求解一个具体算例验证了数值方法的可行性,讨论了时间步长、Newmark因子以及计算区域的网格剖分方式对数值精度的影响.结果表明:和差分法相比,谱元方法求解波动方程具有所用网格节点少,数值精度高的特点;数值误差随时间步长减小而减小;在满足稳定性要求的前提下,数值误差随着Newmark因子的减小而减小;当总网格节点数相同时,不同的网格剖分方式所得数值误差不同.所述方法和结论可用于模拟声波在空气中的传播.

关 键 词:波动方程  谱元方法  时间积分方法  气动声学  谱元方法  求解波动方程  影响  数值精度  相关  因素  Numerical  Accuracy  Factors  Wave  Equation  Method  Spectral  Element  传播  空气  拟声波  节点数  网格节点  前提  定性要求  数值误差  差分法
文章编号:0253-987X(2008)01-0056-04
收稿时间:2007-04-26
修稿时间:2007年4月26日

Implicit Spectral Element Method for Wave Equation and Some Factors Influencing Numerical Accuracy
ZHU Changyun,QIN Guoliang,XU Zhong.Implicit Spectral Element Method for Wave Equation and Some Factors Influencing Numerical Accuracy[J].Journal of Xi'an Jiaotong University,2008,42(1):56-59,77.
Authors:ZHU Changyun  QIN Guoliang  XU Zhong
Abstract:To investigate the numerical scheme with high order of accuracy for the simulation of wave equations, Chebyshev spectral element method combined with implicit Newmark time integral method is adopted for simulating wave equations. Then some factors affecting the numerical accuracy are discussed in detail, such as time step h, Newmark factor and the subdivision style for computational domain. The conclusions indicate that the spectral element method has higher order numerical accuracy than difference method for simulation of wave equations, small time step induces less numerical error, smaller Newmark factor induces smaller numerical error, and different mesh style induces different numerical error while the general grid member gets equal to each other. The proposed method enables to simulate acoustic wave propagation in air.
Keywords:wave equation  spectral element method  time integral method  aeroacoustics
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