直接数值模拟／大涡模拟中数值误差影响的研究

通过比较湍流的能谱和总动能,对数值误差(包括混淆误差、离散截断误差)、亚格子模型以及它们之间相互作用对直接数值模拟和大涡模拟的影响进行了系统研究.算例采用了三维各向均匀同性湍流.为了研究复杂几何形状,数值格式采用了谱方法和Padé紧致格式.大涡模型采用了truncated Navior-Stokes(TNS)模型结合Padé离散滤波器.结果表明直接数值模拟中离散误差对结果有很大影响,低阶格式会导致计算发散.而大涡模拟中亚格子模型不仅能表征小尺度对大尺度的影响,而且还缓解了数值误差对计算结果的影响.因而低精度格式也可取得不错的结果.

两种减少无单元法计算中数值误差的方法

基于无单元法的发展历史和基本理论,讨论了在无单元法计算中起重要作用的A矩阵的几种取值情况,及其对滑动最小二乘法模拟精度的影响,并修正了滑动最小二乘法计算过程中容易产生数值误差的地方。确定了影响A矩阵的几种极端的布点形式,说明了形函数的值与计算点坐标无关的而只与插值点与计算点的相对坐标相关的性质,并给出了数学理论上或数值上的证明。这对无单元法模拟函数滑动最小二乘法的模拟精度有重要的理论价值和实践意义。

等离子体分段线性电流密度递归卷积时域有限差分算法数值误差分析

推导了新型高效求解适合等离子体介质麦克斯韦方程的分段线性电流密度递归卷积时域有限差分(PL-CDRC-FDTD)算法的三维(3-D)数值色散关系,通过与解析折射率的比较,得到数值折射率的实部与虚部的相对误差。并且讨论了数值折射率的实部与虚部的相对误差与不同参量(电磁波频率、等离子体频率及碰撞频率)之间的关系。

丰镇电厂2号主变低压侧直阻数值误差的分析

1995年8月29日我厂2号主变低压侧进行直阻测试,结果低压侧线间直阻不平衡系数超标.有关测试数据列如表1.在进行低压侧直阻不平衡系数超标处理之前,对引线、线圈直阻、接触电阻做了测试,引线和线圈直阻测试值与出厂时测试值完全符合.

迎风格式在接触间断的数值耗散及其诱导误差

在不同流场参数条件下对三种迎风格式在接触间断中的数值耗散问题进行了数值实验,并对数值耗散产生的机理进行了分析。数值计算结果和理论分析表明,矢通量分裂格式计算接触间断问题时,若流场静止或流场内存在亚声速区域,密度耗散的产生会诱导出以特征速度运动的数值扰动误差,该误差对数值耗散的大小无影响,但会影响流场的速度及压力参数分布,从而改变流场的结构。在二维问题中,诱导误差相互干扰会产生大量的复杂小尺度结构,给流场结构分析带来困难。同时,在密度参数线性分布的流场中,若空间离散格式重构的对象为对流通量,使用矢通量分裂格式计算流场会产生数值误差,使计算精度难以到达二阶。

数值误差对能斯特方程计算结果的影响

电势和浓度通过能斯特方程相互计算时,计算结果受对方数值误差的影响。本文通过误差传递和实例研究了这种影响。结果表明,浓度误差对电势计算值的影响小,而电势误差对浓度计算值的影响大;这种现象在电子转移数较多、电势较大时更加显著。浓度为计算目标时需要重视数值误差的影响,所以代入能斯特方程的电势值应该有足够精度,或者避免使用能斯特方程,而是通过平衡常数进行计算。电势为计算目标时,浓度误差的影响较小,因此可以通过近似手段估算浓度,然后代入能斯特方程,既简化计算,又保证精度。

枪管强度的理论计算与数值计算的误差分析

针对现有文献对枪管强度计算的误差分析缺乏研究的问题,笔者将给出枪管强度计算的误差来源及提高求解精度的方法。笔者基于Abaqus软件对某枪管强度进行数值计算,并采用最大线应变准则、最大切应力准则和第四强度理论进行计算,将理论计算结果与仿真结果进行对比,并给出了离散误差和数值误差对计算结果的影响。仿真结果表明:采用第四强度理论作为枪管设计和校核的理论依据较为合理,采用C3D8I单元类型计算结果比C3D8R单元类型计算结果更加逼近第四强度理论计算结果。

微分形式新安江模型

现有新安江模型数学上是代数方程并限于一阶差分方法求解,不可避免存在数值误差,探索数值求解误差控制新途径,对于提高模型计算精度具有重要意义。基于微分系统框架,识别新安江模型的状态变量和通量,推导其控制方程和本构方程,提出微分形式的新安江模型(ODE-XAJ),并采用四阶显式Runge Kutta法求解。数值实验结果显示,以解析解为基准,ODE-XAJ绝对误差处于或小于10^(-4)mm量级,可实现对解析解的高阶近似;以ODE-XAJ结果为基准,按归一化平均绝对误差评价,现有新安江模型的数值求解误差约为8.7%。典型流域应用结果显示,ODE-XAJ确定性系数提升0.02,洪量相对误差降低4.3%。研究表明,ODE-XAJ理论上分离了模型的数学方程与具体解法,可有效控制数值求解误差,提升模型模拟精度。

污染物大气扩散数值模拟中伪扩散的控制

用数值模拟的方法预测污染物在大气中的扩散已经被广泛采用,但数值模拟产生的伪扩散一直是影响模拟结果精度的重要因素.为此分析了数值模拟中伪扩散产生的原因,用一阶迎风差分和对流项二次迎风插值格式对一稳态污染物扩散模型进行了计算,并比较了计算结果,得出了有实际意义的结论.

一种提高解大规模线性规划数值解精度的算法

文中基于对基阵采用ＬＵ 分解方法的数值误差分析，提出一种能提高线性规划问题解的精度ＰＤ算法．该算法对线性规划问题的所有数据的量级予以调整，降低了ＬＵ 分解的数值误差，从而提高了大规模线性规划问题解的精确度．

CFD计算网格误差分析的一个算例

为了给一般工程问题的CFD仿真的网格划分提供参考,研究了光滑直圆管中粘性稳态等温流动在不同尺寸、不同纵横比网格情况下的CFD计算数值解的误差。采用FLUENT软件进行数值计算,应用CFD仿真验证和确认的基本方法,与精确解比较,计算了各种网格的数值计算结果的误差,得到了网格独立解的网格尺寸,给出了误差随网格尺寸变化的规律。

不同甲烷检测仪器在新兴煤矿上隅角测定甲烷数值有偏差的原因分析

新兴煤矿11002工作面上隅角使用光干涉甲烷测定器、便携式甲烷检测报警仪及甲烷传感器测定的甲烷数值不一致,其中,便携式甲烷检测报警仪与甲烷传感器测定甲烷数据基本相同,但光干涉甲烷测定器测定数据与便携式甲烷检测报警仪和甲烷传感器测定数据相差近1.5%。通过使用不同单位的甲烷检测仪器进行测定比对、对空气中其他气体成分进行测定,并对现场气体取样进行分析,最终得出3种检测仪器测定数据有误差的原因是由于工作面上隅角氧气浓度偏低和二氧化碳浓度偏高导致光干涉甲烷测定器测定数值偏大所致,并有针对性地提出了光干涉甲烷测定器在低氧环境中检测甲烷数据的修正系数和在二氧化碳浓度偏高的环境中检测方法及相关措施,以解决类似的现场实际问题。

Poisson-Nernst-Planck方程算子分解迭代法的后验误差估计

为了运用广义自适应算法求解Poisson-Nernst-Planck(PNP)方程及Nernst-Planck(NP)方程,分别针对PNP方程和NP方程的有限元离散形式,采用算子分解迭代法将误差分解为解析迭代误差和数值误差,并给出数值误差的一类后验误差估计。

一种降低交替方向隐式时域有限差分数值色散的方法

针对交替方向隐式时域有限差分方法(ADI-FDTD)数值色散严重的缺点,提出了一种低数值色散的各向同性ADI-FDTD方法.该方法在ADI-FDTD方法的差分近似微分中引入各向同性差分模板,并通过确定各向同性差分的加权系数来近似实现各向同性,然后人为修正空间的介质参数来减少各个方向上的数值色散误差,因此在模拟一定带宽的时域问题时可有效提高计算精度和计算效率.仿真结果表明,该方法在单频上可近似实现无数值色散误差,在所优化的频带附近其数值色散误差是ADI-FDTD方法的1%.

影片分析数值精度及多重计算求均值法初探

高速摄影——影片分析存在有数值误差,为了能初步测定误差对数值精度的影响程度,并探讨提高数值精度的方法,作了下述实验。实验方法用日本NAC 16HD 高速摄影机,选定时标闪烁频率为每秒100HZ,定点拍摄: (一)拍摄某一画面。

俄霍布拉克煤矿工作面上隅角瓦斯浓度误差探讨

为了解决俄霍布拉克煤矿5106工作面上隅角使用光瓦斯检测仪与甲烷传感器、气相色谱法测量的瓦斯浓度结果不一致的问题,通过现场测试和现场取气样在实验室进行分析的方法,研究了低氧浓度对光瓦斯检测仪测试结果的影响。研究表明,低氧浓度环境下,光瓦斯检测仪测量结果比甲烷传感器、气相色谱法测量的瓦斯浓度高,且氧气浓度越低,测量结果误差越大,其原因为氧气浓度偏低时,氮气等气体浓度增高,导致被测气体折射率增大,使测定结果偏大。通过实验可以测得修正系数,对误差结果进行修正,并有针对性地提出了降低3种检测仪器测量误差的措施,解决了现场实际问题。

由平面波谱法求解天线罩瞄准误差的一种方法

天线罩是用来保护无线电系统免受外界影响的一种装置，为了保证在天线扫描角范围内电磁波通过天线罩时得到最大的功率传输系数和最小的相位畸变，运用平面波谱法分析天线罩对天线电磁性能的影响，采用数值积分法求得远区方向图，结合优化方法求解出瞄准误差。

弹性动脉血管内血液流场数值模拟及有限元分析

以弹性动脉血管内血液流场与血管壁运动之间的相互作用为背景 ,建立了一组血液流动与管壁振动相耦合的、非线性的且带有奇异性的偏微分方程组及相应的定解条件 ;通过有限元分析 ,得到了有限元的全离散逼近格式 ;在加权的 Sobolev空间得到了格式的 L2 误差估计 ;利用有限元的二次离散技术给出了全离散格式的代数方程组 ,根据数值模拟计算结果 ,绘制了血液流场图和压力曲线。计算结果与物理运动吻合。

一种用于非均匀网格划分的低数值色散的AA-ID-FDTD方法

为了降低由非均匀网格划分引起的数值色散误差,本文提出了一种人工各项异性参数(AA)修正的各向同性色散(ID)时域有限差分方法(FDTD)。即在推导二维TE波的更新函数中引入ID有限差分和AA参数。文中给出了该方法能够抑制数值色散误差的理论分析。以平面波在添加了绝缘材料的二维空间传播模型,证明该方法的有效性。和现存的方法相比,在不增加计算成本的情况下,本文提出的AA-ID-FDTD方法能够降低非均匀网格划分引起的数值色散误差并提高计算精度。