基于DNN的二维抛物方程电波传播修正模型

针对二维抛物方程(Two-dimensional Parabolic Equation,2DPE)只能对二维通信链路进行建模,无法计算电磁波在城市环境下对建筑物的横向绕射和后向反射效应的缺陷,提出一种基于深度神经网络(Deep Neural Network,DNN)的2DPE修正模型。通过数字高程地图建立城市建筑物三维模型,提取出传播距离、传播角度和建筑覆盖率等7个特征,对传播路径上的建筑物分布和收发天线的部署情况进行表征。结合实测数据,构建用于修正2DPE的数据集;通过DNN进行训练,构建2DPE的修正模型,使其适用于复杂三维环境下的电波传播预测。仿真结果表明,相比于线性回归、支持向量回归和决策树模型,基于DNN的2DPE修正模型在三维传播环境中计算精度高,在测试集上的预测误差最多降低了46.8%。

二维扩散方程的Du Fort-Frankel差分格式

文章对水质污染分析模型的数值求解技术展开研究,深入细致地探索扩散方程的新型差分格式,应用Du Fort-Frankel差分格式对二维扩散方程进行离散,使用泰勒展开式,提出该类差分格式具有二阶精度,指出该类差分格式与原二维扩散方程是相容的,并验证了该类差分格式的收敛性和绝对稳定性。

二维非线性四阶分数阶波动方程的BDF2-WSGI有限元算法

本文主要研究了二维非线性四阶分数阶波动方程的有效数值算法。通过结合二阶BDF2-WSGI时间离散格式与有限元方法对二维非线性四阶分数阶方程进行求解。首先,引入辅助变量,将分数阶四阶波动问题转化为低阶耦合方程,然后利用Riemann-Liouville分数阶积分对所得方程进行积分,最后使用WSGI逼近公式逼近分数阶积分,形成二阶BDF2有限元格式。本文给出了详细的数值算法,并通过一个二维算例进行了数值试验,验证了算法的有效性和收敛性。

非线性非一致介质二维Maxwell方程leap-frogCrank-Nicolson多区域Legendre-tau配置谱方法

该文研究了具有非线性电导率的非一致介质二维Maxwell方程的数值求解方法,提出了多区域Legendre-tau配置谱方法.该数值方法空间上达到谱精度,时间上是二阶精度.时间方向采用leap-frog Crank-Nicolson三层格式进行离散.非线性项放在中间已知层采用谱配置法显式处理,线性项采用Legendre谱方法隐式处理.利用显隐数值格式,既有较好的稳定性又方便算法实施.基于合理的弱形式,不需要使用额外附加的连接条件,以自然边界条件的方式处理交界面条件.定义不同次数多项式逼近空间,构建一致的数值格式.详细证明了半离散和全离散数值格式的稳定性和收敛性,并得到L^(2)-范数的最优误差估计.算例中,利用快速Legendre变换在Chebyshev点上计算非线性项,提高算法效率.数值结果证实了该数值方法求解此类非线性问题的有效性,并且没有因为解的间断而损失谱精度.

基于二维平面水流数学模型的平原河道上跨改建桥梁流场影响分析

模型基于全方位不可压缩与雷诺数均匀分布的纳维斯托克斯方程,并服从于非线性布西尼斯克方程假定和静水压强的假定,通过对皖北平原河流上跨桥梁的河道二维水流数学模型研究,分析了平原河流在上跨桥梁改建后的流场变化,对比流速、流向变化,分析认为工程实施后,河道流速较小,减轻了洪水期现状河道的岸坡及主河槽的冲刷,受桥墩阻水作用影响,桥墩局部流场发生细微变化,但对河道流场的影响程度和影响范围较小,在较短河段内便可消除,工程对整个河道的流场影响较小。

二维三温能量方程的九点差分格式及其迭代解法

给出了激光驱动内爆数值模拟中二维三温能量方程的九点差分格式及其迭代解法，并给出了九点差分格式与五点差分格式对比计算结果，对一维和二维物理模型进行了数值模拟，得到了令人满意的数值结果。

磁化强度矢量反演方程及二维模型正反演研究

推导了磁化强度矢量层析成像方程 ,并与磁化强度标量层析成像方程进行了对比 .使该矢量层析成像方程既适用于三维的也适用于二维 ,既适用于使用磁场垂直分量资料 ,也适用于使用磁场总强度资料 .本文采用改进的高斯 -赛德尔迭代求解磁化强度矢量层析成像方程 ,在求解方程中引进了与深度有关的权系数 .并对二维模型开展了正反演研究 .当模型层数为二层 ,且每层 5 1个柱体时 ,采用零初始模型就能获得较好的磁化强度垂直分量和水平分量反演结果 ,除了异常体边部外 ,磁化方向比较可靠 .当模型层数为五层 ,且每层 5 1个柱体时 ,采用零初始模型不能得到较好结果 ,改用接近背景值的均匀初始模型 ,反演的磁化强度垂直分量和水平分量大致接近真实 。

求解二维浅水流动方程的Godunov格式

采用网格变换和Strang算子分裂 ,以准确Riemann解为基础 ,建立了求解非平底浅水流动方程的Godunov格式 ,用“水位方程法 (WaterLevelFormulation)”求Riemann解 ,结合中心差分和Riemann解离散底坡项 ,保证了计算格式的和谐性。经验证 ,方法健全、通用 。

基于和谐性离散格式求解带源项的二维浅水方程

本文采用基于HLL近似Riemann解的Godunov格式,在三角形网格下,建立了二维浅水方程的有限体积数值离散模型。底坡源项采用与静压梯度项统一的矩阵散度处理方式,并证明了格式具备和谐性。通过算例验证了格式的有效性。

组合及二维KdV方程的显式精确解

利用Jacobi椭圆函数的有限展开找到了组合KdV方程和二维KdV方程新的精确周期解,而且这些周期解中包含了钟型孤立波解,扭结型孤立波解以及间断型激波解。

二维三温辐射扩散方程组两层预条件子的自适应求解

针对实际应用中若干典型三温线性系统,分析求解二维三温辐射扩散方程离散线性系统的代数两层预条件子(PCTL)的算法效率.结果表明,PCTL的算法效率与三个温度之间的耦合强度以及单温子系统对角占优性强弱程度有很大关系.为此,通过刻画三温线性系统的耦合强度和单温子系统对角占优性特征,提出一种PCTL中子系统的自适应求解算法.数值结果表明,可以显著改善PCTL的算法效率.对于实际数值模拟应用中37个典型三温线性系统,相对于经典AMG算法,算法整体加速2.5倍.数值实验表明算法具有很强的鲁棒性.

三角形网格下求解二维浅水方程的KFVS格式

以Boltzmann方程为基础,建立了求解二维浅水方程的KFVS(Kinetic Flux Vector Splitting)格式。为保证计算格式的和谐性,通量计算中考虑了底坡源项的作用。在此基础上,采用特殊的底坡源项处理技术,建立了三角形网格下二阶精度的KFVS和谐格式。经典型算例和钱塘江涌潮计算验证,证明本文提出的方法分辨率高,边界适应性强,并具有模拟间断流动的能力。

二维三温能量方程组离散求解的两个新预处理技术

二维三温能量方程离散后得到的稀疏线性代数方程组中,系数矩阵各行的对角占优性相差十分悬殊,矩阵元素相差也十分大.针对前一问题,提出了改善对角占优性的一个新比例化方法.针对后一问题,利用每次舍弃前计算多个行的技术提出了多行ILUT预条件方法.最后,将对角占优性改善技术、多行ILUT与对角元比例化技术、RCM排序联合使用于实际的能量方程离散求解中,取得了较好的加速效果.

不可压N-S方程高效算法及二维槽道湍流分析

构造了基于非等距网格的迎风紧致格式，并将其与三阶精度的Ａｄａｍｓ半隐方法相结合，构造了求解不可压Ｎ－Ｓ方程高效算法．该算法利用基于交错网格的离散形式的压力Ｐｏｉｓｓｏｎ方程求解压力项，解决了边界处的残余散度问题；同时还利用快速Ｆｏｕｒｉｅｒ变换将方程的隐式部分解耦，离散后的代数方程组利用追赶法求解，大大减少了计算量．通过对二维槽道流动的数值模拟，证实了所构造的数值方法具有精度高，稳定性好，能抑制混淆误差等优点，同时具有很高的计算效率，是进行壁湍流直接数值模拟的有效方法． 在数值模拟的基础上对一维槽道流动进行了分析，得到了Ｒｅｙｎｏｌｄｓ数从６０００到１５０００的二维流动饱和态解（所谓“二维槽道湍流”）；定性及定量结果均与他人的数值计算结果吻合十分理想．对流场进行了统计分析，指出了“二维湍流”与三维湍流统计特性的区别．

二维浅水方程组的一种二阶有限体积法

根据本文改进的Ｒｏｅ的Ｒｉｅｍａｎｎ解和坡度限制函数及Ｒｕｎｇｅ－ＫｕｔａＴＶＤ型时间离散，构造了一种求解二维浅水方程组的高阶Ｇｏｄｕｎｏｖ型的有限体积公式．所提出的格式特别适合于计算有任意水下地形的二维非定常自由面流的弱解．用已经正式出版文献的算例对所提出的算法进行了验证，表明结果一致；给出了有变化底部的二维部分溃坝问题的计算结果，表明了方法的有效性和稳定性．

KdV和二维KdV方程新的双Jacobi椭圆函数周期解

将双Jacobi椭圆函数展开法应用于求解KdV方程和二维KdV方程(KP方程),得到了许多组新的用双椭圆函数表示的准确周期解。应用该方法得到的有些周期解在极限情况下可以退化为相应的孤立波解。这种方法还可以用于求解其它非线性波方程。

二维随机介质及波动方程正演模拟

奚先 ,姚姚 .二维随机介质及波动方程正演模拟 .石油地球物理勘探 ,2 0 0 1,36 (5 ) :5 4 6～ 5 5 2 本文介绍了随机介质模型的基本概念 ,提出了一种根据随机过程的谱分解理论构造随机介质模型的新方法 ;并以二维指数型椭圆自相关函数为例进行了若干二维随机介质模型的正演模拟。结果显示 ,这些随机介质模型能灵活地描述实际介质。本文还利用有限差分法正演模拟了随机介质模型中弹性波的传播及其自激自收时间记录。正演计算结果表明 ,随机介质模型理论具有适应性强 ,使用方便、灵活 ,能有效地模拟油气藏细节的优点 ,是油藏 (或油储 )地球物理中值得进一步深入研究的课题 。

二维波动方程速度的正则化-同伦-测井约束反演

针对二维波动方程反问题,将大范围收敛的同伦方法引入速度参数的反演过程中,并将其与求解不适定问题的Tikhonov正则化有机结合,提出了一种新的、特别适用于非线性的、不适定的、多极值的地震勘探反演问题的反演策略:正则化-同伦方法.为了充分利用测井资料和地震资料的互补特征,进一步提高反演分辨率并压制噪声,设计了正则化-同伦-测井约束联合反演方法.大量数值试验结果表明了这两种方法的有效性.

二维浅水方程的非结构网格数值解

用Lax-W endroff格式和Lax-Friedrichs格式交替使用形成的复合型格式,对二维浅水方程在非结构网格上进行离散,利用不同格式之间数值耗散、数值色散而相互补偿和抵消的复合作用,消除数值计算中出现的非物理振荡和过度光滑现象.利用本文算法对斜水跃问题、二维矩形部分溃坝模型和二维圆形全溃模型模拟的结果表明,该算法具有较高的涌波捕捉能力,适合处理边界面复杂的浅水流动问题.

二维阻尼Gross-Pitaevskii(GP)方程的整体解

考察一类描述吸引Bose Einstein凝聚(BEC)的二维阻尼Gross Pitaevskii(GP)方程iφt=-Δφ+｜x｜2φ-｜φ｜2φ+ia｜φ｜4φ,t≥0,x∈R2,a<0.借鉴文献(CommunMathPhys,1983,87:567～576.)关于经典Schr dinger方程研究的思想和结果,建立GP方程与一个经典的非线性数量场方程的对应关系,得到方程的整体解存在的一个充分条件.