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A HIGH-ORDER-ACCURATE DIFFERENCE SCHEME WITH UNCONDITIONAL STABILITY FOR THE DIFFUSION EQUATION ON NONUNIFORM GRIDS 被引量:2
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作者 Wang Xuan, Yang Zhi-feng State Key Laboratory of Environment Simulation and Pollution Control, Institute of Environmental Sciences, Beijing Normal University, Beijing 100875, China 《Journal of Hydrodynamics》 SCIE EI CSCD 2001年第1期92-98,共7页
WT5”BZ]A high-order-accurate difference scheme with unconditional stability is developed for the diffusion equation on nonuniform grids. The theoretical analysis shows that the accuracy of this scheme is between thir... WT5”BZ]A high-order-accurate difference scheme with unconditional stability is developed for the diffusion equation on nonuniform grids. The theoretical analysis shows that the accuracy of this scheme is between third order and fourth order, and fourth-order accuracy is achieved in the case of the same grid steps being used within the computational domain. Two numerical examples are given to demonst ate the advantages of the proposed scheme. Compared with the conventional difference scheme, more accurate numerical solution can be obtained by using the proposed scheme even with relatively larger grid sizes. It is also pointed out that the appropriate structure of the nonuniform grid can not only make the proposed scheme more practical, but lead to a solution superior to that for a uniform grid structure. [WT5”HZ] 展开更多
关键词 ]finite difference scheme diffusion equation nonuniform grid high accuracy computational fluid dynamics
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Exact local refinement using Fourier interpolation for nonuniformgrid modeling 被引量:2
2
作者 JinHai Zhang ZhenXing Yao 《Earth and Planetary Physics》 2017年第1期58-62,共5页
Numerical solver using a uniform grid is popular due to its simplicity and low computational cost, but would be unfeasible in the presence of tiny structures in large-scale media. It is necessary to use a nonuniform g... Numerical solver using a uniform grid is popular due to its simplicity and low computational cost, but would be unfeasible in the presence of tiny structures in large-scale media. It is necessary to use a nonuniform grid, where upsampling the wavefield from the coarse grid to the fine grid is essential for reducing artifacts. In this paper, we suggest a local refinement scheme using the Fourier interpolation, which is superior to traditional interpolation methods since it is theoretically exact if the input wavefield is band limited.Traditional interpolation methods would fail at high upsampling ratios(say 50); in contrast, our scheme still works well in the same situations, and the upsampling ratio can be any positive integer. A high upsampling ratio allows us to greatly reduce the computational burden and memory demand in the presence of tiny structures and large-scale models, especially for 3D cases. 展开更多
关键词 local refinement varying grid tiny structures fourier interpolation nonuniform grid
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A Paradoxical Consistency Between Dynamic and Conventional Derivatives on Hybrid Grids
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作者 Qin Sheng 《Numerical Mathematics(Theory,Methods and Applications)》 SCIE 2008年第2期198-213,共16页
It has been evident that the theory and methods of dynamic derivatives are playing an increasingly important role in hybrid modeling and computations. Being constructed on various kinds of hybrid grids, that is, tim... It has been evident that the theory and methods of dynamic derivatives are playing an increasingly important role in hybrid modeling and computations. Being constructed on various kinds of hybrid grids, that is, time scales, dynamic derivatives offer superior accuracy and flexibility in approximating mathematically important natural processes with hard-to-predict singularities, such as the epidemic growth with unpredictable jump sizes and option market changes with high uncertainties, as compared with conventional derivatives. In this article, we shall review the novel new concepts, explore delicate relations between the most frequently used second-order dynamic derivatives and conventional derivatives. We shall investigate necessary conditions for guaranteeing the consistency between the two derivatives. We will show that such a consistency may never exist in general. This implies that the dynamic derivatives provide entirely different new tools for sensitive modeling and approximations on hybrid grids. Rigorous error analysis will be given via asymptotic expansions for further modeling and computational applications. Numerical experiments will also be given. 展开更多
关键词 Dynamic derivatives conventional derivatives time scale theory APPROXIMATIONS error estimates hybrid grids uniform and nonuniform grids asymptotic expansions
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含有倾斜薄裂缝孔隙地层中的井孔声场 被引量:9
4
作者 阎守国 谢馥励 +2 位作者 龚丹 章成广 张碧星 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期307-317,共11页
应用三维交错网格应力-速度有限差分方法,数值模拟了含有倾斜裂缝孔隙介质地层中点声源所激发的井孔声场问题.为满足薄裂缝计算需求,开发了不均匀网格有限差分算法,提高了计算精度及计算速度.利用将孔隙介质方程参数取为流体极限的办法... 应用三维交错网格应力-速度有限差分方法,数值模拟了含有倾斜裂缝孔隙介质地层中点声源所激发的井孔声场问题.为满足薄裂缝计算需求,开发了不均匀网格有限差分算法,提高了计算精度及计算速度.利用将孔隙介质方程参数取为流体极限的办法来处理裂缝中的流体,实现了流体-孔隙介质界面处的差分方程统一,使界面处的计算更加灵活方便.在验证了方法正确性的基础上,分别考察了单裂缝宽度、裂缝带宽度、裂缝倾斜角度以及孔隙介质渗透率等参数的变化对井轴上阵列波形的影响并进行了分析.结果表明,声波经过裂缝时可能产生反射横波及斯通利波,后者随裂缝宽度的减小而减小,而前者随裂缝宽度的改变,变化不大,在裂缝很小(20μm)时依然存在;裂缝带的宽度、密度越大,反射斯通利波越强;当裂缝(裂缝带)倾斜时,反射横波消失,但反射斯通利波受裂缝倾斜角度的影响较小;渗透率的改变对斯通利波的衰减影响较为明显. 展开更多
关键词 有限差分 非均匀网格 倾斜裂缝 井孔声场
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针对复杂地形的三种地震波走时算法及对比 被引量:19
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作者 孙章庆 孙建国 韩复兴 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2012年第2期560-568,共9页
复杂地形条件下地震波走时算法对于研究复杂地形地区的成像问题有着重要的意义.为了得到精度高且适应于复杂地形的走时算法,首先提出阶梯网格迎风差分法.然后将该方法与不等距网格有限差分法和混合网格线性插值法进行对比研究,得出如下... 复杂地形条件下地震波走时算法对于研究复杂地形地区的成像问题有着重要的意义.为了得到精度高且适应于复杂地形的走时算法,首先提出阶梯网格迎风差分法.然后将该方法与不等距网格有限差分法和混合网格线性插值法进行对比研究,得出如下结论:混合网格线性插值法的计算精度最高,但其计算效率最低;阶梯网格迎风差分法的计算精度最低,但其计算效率最高;不等距网格有限差分法的计算精度和计算效率均居中;而究竟选取哪种算法作为给定复杂地形模型的地震波走时算法,应该综合考虑地形的特点、所研究问题对计算精度及计算效率的要求等因素.最后通过一个计算实例验证了三种算法在面对复杂地形、近地表及地下复杂介质等复杂地质条件时均有很好的适应性和稳定性. 展开更多
关键词 复杂地形 走时计算 迎风差分 不等距差分 线性插值法
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三维起伏地表条件下地震波走时计算的不等距迎风差分法 被引量:23
6
作者 孙章庆 孙建国 韩复兴 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2012年第7期2441-2449,共9页
三维起伏地表条件下的地震波走时计算技术是研究三维起伏地表地区很多地震数据处理技术的基础性工具.为了获得适应于任意三维起伏地表且计算精度高的走时算法,提出三维不等距迎风差分法.该方法采用不等距网格剖分三维起伏地表模型,通过... 三维起伏地表条件下的地震波走时计算技术是研究三维起伏地表地区很多地震数据处理技术的基础性工具.为了获得适应于任意三维起伏地表且计算精度高的走时算法,提出三维不等距迎风差分法.该方法采用不等距网格剖分三维起伏地表模型,通过在迎风差分格式中引入不等距差分格式、Huygens原理及Fermat原理来建立地表附近的局部走时计算公式,并通过在窄带技术中设定新的网格节点类型来获得三维起伏地表条件下算法的整体实现步骤.精度及算例分析表明:三维不等距迎风差分法具有很高的计算精度且能够适应于任意三维起伏地表模型. 展开更多
关键词 三维起伏地表 走时计算 不等距迎风差分法 窄带技术
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电阻阵列稀疏网格非均匀性修正 被引量:8
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作者 苏德伦 王仕成 +1 位作者 张金生 廖守亿 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2009年第4期604-608,共5页
电阻阵列是目前发展最快和最有潜力的红外场景产生技术,可以满足大温度范围、高空间分辨率的要求。非均匀性是影响电阻阵列红外图像生成质量的一个重要因素。论述了非均匀性的成因和采取的一些措施,提出了一种改进的稀疏网格非均匀性修... 电阻阵列是目前发展最快和最有潜力的红外场景产生技术,可以满足大温度范围、高空间分辨率的要求。非均匀性是影响电阻阵列红外图像生成质量的一个重要因素。论述了非均匀性的成因和采取的一些措施,提出了一种改进的稀疏网格非均匀性修正方法,详细地描述了它的工作过程和原理。研究了非均匀性修正中电阻阵列响应特性的测量,给出了电阻阵列测试数据的处理和修正表格制备方法。对修正方法进行了数字仿真,结果表明:该方法可明显改善电阻阵列的非均匀性,提高成像质量。 展开更多
关键词 电阻阵列 动态红外场景投射器 非均匀性修正 稀疏网格
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MOS电阻阵列非均匀性校正技术研究 被引量:6
8
作者 朱岩 王仕成 +2 位作者 苏德伦 张金生 廖守亿 《红外技术》 CSCD 北大核心 2009年第3期148-151,155,共5页
电阻阵列是动态红外景像产生器的主要发展方向,作为红外景像生成系统中的关键器件,其成像质量的好坏直接影响到整个红外景像生成系统的性能。多种原因导致电阻阵列具有一定的非均匀性,因此在使用之前必须对其进行非均匀性校正。对电阻... 电阻阵列是动态红外景像产生器的主要发展方向,作为红外景像生成系统中的关键器件,其成像质量的好坏直接影响到整个红外景像生成系统的性能。多种原因导致电阻阵列具有一定的非均匀性,因此在使用之前必须对其进行非均匀性校正。对电阻阵列非均匀校正技术进行了研究,发现国外常用的数据测量方法对红外测量设备的性能以及实验环境的要求很高,而目前国内红外测量设备的性能很难满足要求。因此,结合国内实际情况和现有实验条件,对国外常用的数据测量方法做了改进,提出了更适合在现有实验条件下应用的数据测量方法,并介绍了一种简便的数据处理方法。仿真结果表明,采用改进后的数据测量方法可以获得比较令人满意的非均匀性校正效果。 展开更多
关键词 电阻阵列 非均匀性校正 稀疏网格 分段线性化
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三维区域上的多重网格算法 被引量:3
9
作者 刘之行 封卫兵 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1998年第12期94-97,101,共5页
对三维椭圆型偏微分方程边值问题,设定其求解区域为曲边六面体,在非均匀剖分条件下,使用多重网格算法.在规则区域和均匀网格下,多重网格方法的实施有其标准的算法流程.而对工程计算中常见的任意几何区域和非均匀网格剖分、多重网... 对三维椭圆型偏微分方程边值问题,设定其求解区域为曲边六面体,在非均匀剖分条件下,使用多重网格算法.在规则区域和均匀网格下,多重网格方法的实施有其标准的算法流程.而对工程计算中常见的任意几何区域和非均匀网格剖分、多重网格方法的应用相对困难.此时可施行一坐标变换(等参变换),把物理空间中曲边六面体上的非均匀网格,映射到计算空间中长方体区域上的均匀网格,然后在计算空间中求解相应的偏微分方程边值问题.这种处理,使多重网格算法的使用成为方便可行. 展开更多
关键词 多重网格 边值问题 算法 偏微分方程 三维区域
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基于非均匀网格的岩石破坏过程分析系统 被引量:1
10
作者 马天辉 唐春安 +1 位作者 杨天鸿 梁正召 《东北大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第8期1182-1185,共4页
提出了一个新型的能够分析岩石局部破坏过程的非耦合方法,即在岩石破裂过程分析系统(RFPA)中引入非均匀网格,利用其他商业数值模拟软件的优秀前处理功能进行建模,把建好的模型信息导入到RFPA中进行计算和后处理.为了验证程序的可靠性,同... 提出了一个新型的能够分析岩石局部破坏过程的非耦合方法,即在岩石破裂过程分析系统(RFPA)中引入非均匀网格,利用其他商业数值模拟软件的优秀前处理功能进行建模,把建好的模型信息导入到RFPA中进行计算和后处理.为了验证程序的可靠性,同原RFPA均匀网格做一个简单误差对比.最后给出一些计算实例.结果表明,此方法不仅突破了原来RFPA的网格和模型的限制,而且操作简便,是值得岩土工程应用和推广的新型数值模拟方法. 展开更多
关键词 非均匀网格 岩石破坏过程分析系统 数值模拟 前处理 有限元
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裂缝介质中瑞雷面波传播的渐变非均匀交错网格数值模拟 被引量:5
11
作者 熊章强 张大洲 +1 位作者 肖柏勋 秦臻 《湖南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第8期24-28,共5页
提出了渐变非均匀交错网格高阶差分方法,模拟裂缝介质中瑞雷面波的传播过程,并引入具有二阶时间精度和六阶空间精度的附加差分公式解决非均匀交错网格的不对称问题.这种差分方法可描述为:在裂缝处采用细网格,在其他地方采用粗网格,细网... 提出了渐变非均匀交错网格高阶差分方法,模拟裂缝介质中瑞雷面波的传播过程,并引入具有二阶时间精度和六阶空间精度的附加差分公式解决非均匀交错网格的不对称问题.这种差分方法可描述为:在裂缝处采用细网格,在其他地方采用粗网格,细网格到粗网格之间在空间上采用渐变步长,达到既细致地描述了局部细微结构、又保持了计算量适当的目的.在变步长的选取中提出了采用汉宁窗函数,这样既可以较快地从粗网格向细网格过渡,又避免了粗细网格过渡时发生频散.算例表明该方法完全适用于模拟裂缝介质中瑞雷面波的传播,计算精度较高,且能节约时间和内存.数值模拟结果非常直观地揭示了瑞雷面波在裂缝介质中的波场传播特征. 展开更多
关键词 瑞雷面波 裂缝介质 非对称交错网格 汉宁窗 波场模拟
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奇异退化扩散反应方程的高阶紧致差分及网格自适应方法 被引量:4
12
作者 葛永斌 蔡志权 《计算物理》 CSCD 北大核心 2017年第3期309-311,共11页
利用余项修正法建立奇异退化扩散反应方程非均匀网格上的高阶紧致差分式,其时间具有二阶精度,空间具有三阶至四阶精度.利用等分布原理建立时间和空间的网格自适应方法.最后通过具有精确解的数值算例验证方法的可靠性和精确性,并研究一... 利用余项修正法建立奇异退化扩散反应方程非均匀网格上的高阶紧致差分式,其时间具有二阶精度,空间具有三阶至四阶精度.利用等分布原理建立时间和空间的网格自适应方法.最后通过具有精确解的数值算例验证方法的可靠性和精确性,并研究一维爆破问题. 展开更多
关键词 奇异退化扩散反应方程 自适应方法 非均匀网格 高精度紧致格式 爆破
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对流扩散问题非均匀网格上的部分半粗化多重网格方法 被引量:1
13
作者 曹富军 袁冬芳 葛永斌 《江西师范大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2014年第4期403-408,共6页
结合非均匀网格上的HOC格式与部分半粗化的多重网格方法对具有边界层的2维对流扩散问题进行了求解,并基于面积率构造了部分半粗化多重网格方法的插值算子和限制算子.数值实验表明:对于只需要在1个方向进行网格加密的边界层问题,基于部... 结合非均匀网格上的HOC格式与部分半粗化的多重网格方法对具有边界层的2维对流扩散问题进行了求解,并基于面积率构造了部分半粗化多重网格方法的插值算子和限制算子.数值实验表明:对于只需要在1个方向进行网格加密的边界层问题,基于部分半粗化的网格分布策略及多重网格算法可以大大减少无边界层方向的网格数,从而较完全粗化的网格分布策略及多重网格算法具有更高的计算精度和求解效率. 展开更多
关键词 非均匀网格 高精度紧致格式 部分半粗化 多重网格 边界层对流扩散
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微波单片集成电路常用结构的时域分析 被引量:1
14
作者 戚颂新 杨铨让 薛建辉 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1995年第5期112-114,共3页
本文通过多项式近似导出了一种可变网格的时域有限差分算法,其空间网格能沿任意轴向变化,而且具有高阶离散精度,从而节省了机时,提高了计算精度,并首次应用于微波单片集成电路(MMIC)常用结构的定模分析,具体研究了空气桥、... 本文通过多项式近似导出了一种可变网格的时域有限差分算法,其空间网格能沿任意轴向变化,而且具有高阶离散精度,从而节省了机时,提高了计算精度,并首次应用于微波单片集成电路(MMIC)常用结构的定模分析,具体研究了空气桥、通孔接地对电路性能的影响,其结果与有关文献相一致,验证了算法的正确性和有效性。 展开更多
关键词 时域 单片集成电路 空气桥 非均匀网络 微波
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结构型网格分块生成技术 被引量:8
15
作者 张立东 李椿萱 《计算物理》 CSCD 北大核心 2001年第4期325-328,共4页
构造了一种适用于模拟具有复杂几何特征的流动问题的结构型网格生成方法 ,该方法应用CAD技术中非均匀有理B样条 (NURBS)曲面表达形式 ,根据给定物体的典型站位截面 ,首先对物体进行分片表面网格的构造与重构 ,同时根据物体几何特征及流... 构造了一种适用于模拟具有复杂几何特征的流动问题的结构型网格生成方法 ,该方法应用CAD技术中非均匀有理B样条 (NURBS)曲面表达形式 ,根据给定物体的典型站位截面 ,首先对物体进行分片表面网格的构造与重构 ,同时根据物体几何特征及流场特性对绕流流场进行区域分解并构造其块边界 ,在此基础上再采用数值方法进行相应的分块网格生成 ,并给出了应用所建立的方法生成的几种天地往返运输系统流场网格 . 展开更多
关键词 结构型网格分块生成技术 非均匀有理B样条 衔接式块网格 重叠式块网格 流场特性 计算空气动力学
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国外电阻阵列非均匀性校正技术概述 被引量:7
16
作者 李艳 孟庆虎 吴永刚 《红外技术》 CSCD 北大核心 2010年第8期453-456,共4页
MOS电阻阵列(以下简称电阻阵列)作为当前红外成像制导武器和前视红外系统等探测器的测试、性能评估以及系统动态仿真验证,其致命的弱点就是其固有的辐射非均匀性。根据收集到的国外电阻阵列非均匀性的相关文献,介绍了现有电阻阵列非均... MOS电阻阵列(以下简称电阻阵列)作为当前红外成像制导武器和前视红外系统等探测器的测试、性能评估以及系统动态仿真验证,其致命的弱点就是其固有的辐射非均匀性。根据收集到的国外电阻阵列非均匀性的相关文献,介绍了现有电阻阵列非均匀性校正的方法及其优缺点,目前国内在这一领域尚开始起步,对一些非均匀性校正技术的关键点和难点还掌握得不够,因此这些校正技术对我们以后的研究提供了一个参考。 展开更多
关键词 电阻阵列 非均匀性校正 动态红外场景投射 稀疏网格
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两相渗流问题的块中心差分—有限元耦合方法(Ⅱ)
17
作者 杨晓忠 季仲贞 《现代电力》 1999年第1期35-38,共4页
考虑了单位正方形区域上两相渗流驱动问题,研究了在非均匀网格上块中心差分混合元耦合格式,得到了对浓度的二阶离散L2—模误差估计。
关键词 两相渗流 有限元耦合法 数值解
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基于FGG NUFFT的穿墙成像雷达快速BP算法 被引量:2
18
作者 李家强 陈焱博 +3 位作者 徐才秀 陈金立 刘然 朱艳萍 《雷达科学与技术》 北大核心 2021年第1期79-85,98,共8页
针对穿墙成像雷达后向投影(Back Projection,BP)算法存在计算复杂度较高、内存需求较大等问题,本文提出了一种基于快速高斯网格化的非均匀快速傅里叶变换(Fast Gaussian Gridding Nonuniform Fast Fourier Transform,FGG NUFFT)成像算法... 针对穿墙成像雷达后向投影(Back Projection,BP)算法存在计算复杂度较高、内存需求较大等问题,本文提出了一种基于快速高斯网格化的非均匀快速傅里叶变换(Fast Gaussian Gridding Nonuniform Fast Fourier Transform,FGG NUFFT)成像算法,该算法能够有效加速BP算法。对经过联合熵值法抑制墙体杂波后得到的目标回波数据,首先将BP算法中像素点幅值与高斯核函数反卷积消除高斯平滑的影响,然后对均匀数据进行快速傅里叶变换,最后对得到的数据进行卷积运算实现对数据均匀平滑输出。该方法预先划分网格并存储系数,避免了重复运算。通过对基于时域有限差分法(Finite Different-Time Domain,FDTD)的仿真软件GprMax2D/3D所获得的穿墙雷达数据进行处理,仿真实验证明该方法在保证成像质量的情况下,有效降低计算复杂度与内存需求。 展开更多
关键词 穿墙雷达 杂波抑制 BP算法 非均匀快速傅里叶变换 快速高斯网格化
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NU-FDTD在腔体孔缝电磁耦合分析中的应用
19
作者 王安娜 蒋延友 +1 位作者 曲延华 刘歆浏 《安全与电磁兼容》 2009年第3期15-18,共4页
由电磁学的基本规律麦克斯韦方程差分形式即时域有限差分(Finite Different Time Domain,FDTD)导出不均匀网格的FDTD差分形式,即不均匀网格的时域有限差分法(Non Uniform Grid Finite Different TimeDomain,NU-FDTD),并提出了在腔体孔... 由电磁学的基本规律麦克斯韦方程差分形式即时域有限差分(Finite Different Time Domain,FDTD)导出不均匀网格的FDTD差分形式,即不均匀网格的时域有限差分法(Non Uniform Grid Finite Different TimeDomain,NU-FDTD),并提出了在腔体孔缝电磁耦合分析中采用NU-FDTD时,网格和时间步长划分的原则是:导体边界采用局部均匀细网格法,其它空间采用渐变不均匀法。实验结果表明,这种方法不仅节省计算时间,而且精度高。 展开更多
关键词 电磁耦合 不均匀网格 时域有限差分
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一维定常对流扩散方程非均匀网格上的高阶紧致差分格式 被引量:3
20
作者 薛文强 兰斌 葛永斌 《西北师范大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2013年第4期16-24,33,共10页
基于泰勒级数展开法提出了求解一维定常对流扩散方程非均匀网格上的高精度紧致差分格式,该格式具有3~4阶精度.通过对边界层和大梯度问题的数值实验,验证了该方法的精确性和有效性.与中心差分格式和其它几种格式的计算结果进行比较,结... 基于泰勒级数展开法提出了求解一维定常对流扩散方程非均匀网格上的高精度紧致差分格式,该格式具有3~4阶精度.通过对边界层和大梯度问题的数值实验,验证了该方法的精确性和有效性.与中心差分格式和其它几种格式的计算结果进行比较,结果表明,本文格式的计算结果要比已有的几种格式的计算结果更为精确. 展开更多
关键词 一维定常对流扩散方程 非均匀网格 高阶紧致差分格式 边界层问题
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