KdV方程的高阶保能量算法

KdV方程被转化为无穷维Hamilton系统,在空间方向上用拟谱算法离散得到了KdV方程的有限维Hamilton系统.利用四阶平均向量场(AVF)方法离散KdV方程的有限维Hamilton系统,构造了KdV方程的高阶保能量格式.利用构造的高阶保能量格式数值模拟孤立波的演化行为.数值结果表明,高阶保能量格式可以精确保持方程的离散能量守恒.

Neumann边界条件下sine-Gordon方程的高效保能量算法

本文对Neumann边界条件下的sine-Gordon方程提出两类新的全离散高效保能量算法.首先考虑在两种不同空间网格上应用cosine拟谱方法去发展空间保结构格式,导出两个有限维Hamilton常微分方程系统.然后,将预估校正型的Crank-Nicolson格式和投影方法相结合,得到一类全离散保能量算法.另外,本文对sine-Gordon方程引入一个补充变量,将原始模型转化成一个松弛系统,这使得保结构算法更容易被发展.本文针对等价的松弛系统仍采用cosine拟谱方法和预估校正的CrankNicolson格式进行离散,发展了另一类新的保能量算法.本文提出的数值格式不仅保持系统的原始能量,而且可以通过离散cosine变换进行高效快速求解.最后,数值实验验证了格式的数值精度、计算效率和优秀性态.

一种在轨可展开天线的多柔体动力学建模与计算

研究了一种考虑重力梯度的大型空间可展开天线桁架的动力学建模与计算问题.使用绝对节点坐标法和绝对节点坐标参考节点法建立了可展开结构的刚柔耦合动力学模型.利用离散方向导数构建了动力学方程的保能量动量时间积分算法,通过计算获得了含有多个模块的大型空间可展开天线在轨展开以及展开后轨道机动过程轨道-姿态-变形耦合动响应.通过数值计算结果与经典算例结果、商业软件ADAMS计算结果的对比分析验证了提出方法的正确性.

非线性薛定谔方程的平均向量场方法

利用平均向量场方法(AVF)对非线性薛定谔方程进行求解,在理论上得到了一个保非线性薛定谔方程描述的系统能量守恒的AVF格式,再分别用非线性薛定谔方程的AVF格式和辛格式数值模拟孤立波的演化行为,并比较两个格式是否保系统能量守恒特性.数值结果表明,AVF格式也能很好地模拟孤立波的演化行为,并且比辛格式更能保持系统的能量守恒.