非线性时间分数阶四阶混合次扩散和扩散波动方程的混合有限元算法

本文数值求解了一个二维非线性时间分数阶四阶混合次扩散和扩散波动方程,在时间方向上采用L1-CN格式,在空间上通过混合有限元方法进行离散,并且在此基础上,给出了它的全离散格式。最后针对该数值格式提供了算法过程和数值算例,以及详细的收敛结果。

间断Galerkin有限元和有限体积混合计算方法研究

通过局部坐标变换而建立的非正交单元间断Galerkin(DG)有限元计算方法计算精度高,但计算量大、内存需求大;而非结构网格有限体积方法虽然准确计算热流的问题目前还没有完全解决,但其具有计算速度快和内存需求小的优点．该研究是将有限元和有限体积方法的优点结合,发展有限元和有限体积的混合方法．在物面附近黏性占主导作用的区域内采用有限元方法进行计算,在远离物而的区域采用快速的有限体积方法进行计算,在有限元和有限体积方法结合处要保证通量守恒．通过算例说明有限元和有限体积混合方法既能保证黏性区域的热流计算精度和流场结构的分辨率,又能降低内存需求和提高计算效率,使有限元方法应用于复杂外形(实际工程问题)的计算成为可能．

线性双曲最优控制问题的P^(2)_(0)-P_(1)混合有限元方法的先验误差估计

针对线性双曲最优控制问题,通过非标准的P^(2)_(0)-P_(1)混合有限元方法,利用椭圆投影、标准L^(2)投影、标准L^(2)-正交投影算子等理论,其中状态和对偶状态采用P^(2)_(0)-P_(1)混合有限元逼近,控制变量采用分片常数逼近,给出问题模型中所有变量的先验误差估计.

基于有限元与有限体积法的直流输电线路合成电场计算方法

高压直流输电线路发生电晕放电时,周围空间会充满带电离子,从而使空间电场显著增强。为了准确计算地面合成电场,基于有限元和有限体积法提出一种计算直流输电线路合成电场的混合方法。为了验证该文算法的有效性,在实验室搭建了单极性、双极性导线以及分裂导线的实验模型,并进行了大量合成电场测试。同时,与已有算法的计算结果进行了对比。实验验证和算法间对比均表明,该方法具有较好的精度。采用所提出的方法对±800 kV直流输电线路的地面合成电场进行了预测。

RTM工艺注模过程模拟的有限元/控制体积方法和流动分析网络技术比较

分析了有限元/控制体积方法和流动分析网络技术两种算法的区别,结果表明:在三角形网格上两种算法是一致的,在矩形网格上流动分析网络技术(FAN)相对于传统的有限元/控制体积方法(FE/CVM)可以构造更精确的控制体积表面流率计算方案。算例研究表明:对于矩形网格流动分析网络技术预测的填充时间精度比传统的有限元/控制体积方法提高几倍左右。

一维双曲守恒律的龙格-库塔控制体积间断有限元方法

给出数值求解一维双曲守恒律方程的新方法——龙格-库塔控制体积间断有限元方法(RKCVDFEM),其中空间离散基于控制体积有限元方法,时间离散基于二阶TVB Runge-Kutta技术,有限元空间选取为分段线性函数空间.理论分析表明,格式具有总变差有界(TVB)的性质,而且空间和时间离散形式上具有二阶精度.数值算例表明,数值解收敛到熵解并且对光滑解的收敛阶是最优的,优于龙格-库塔间断Galerkin方法(RKDGM)的计算结果.

对流扩散方程的有限体积-有限元方法的误差估计

本文结合有限体积方法和有限元方法处理非线性对流扩散问题 ,非线性对流项利用有限体积方法处理 ,扩散项利用有限元方法离散 ,并给出近似解的误差估计 .

基于混合反射模型的SFS有限元方法的研究

提出了基于混合反射模型的由明暗恢复物体三维形状的有限元算法。用正方形面元逼近光滑曲面,把曲面表示为所有节点基函数的线性组合;基于既含有漫反射成分又有镜面反射成分的混合模型,结合节点基函数,将反射图线性化。考虑数字图像的特点,直接使用离散形式的SFS问题的亮度约束形式,用最小化方法得到高度满足的线性方程;使用Kaczmarz算法计算出表面三维形状。使用合成图像和实际图像验证该文算法的有效性,探讨了该算法的性能。

有限差分-有限元混合方法的隐式格式研究

利用文［１］提出的有限差分—有限元混合方法，给出一种新的有限元隐式格式，它避免了在传统有限元方法中采用隐式格式时需要求解大型带状稀疏矩阵以及存储量大等问题，同时利用差分法中近似因式分解方法和ＰｕｌｉａｍＴＨ等人为避免块对角矩阵的求解提出的对角化技术，以期提高计算效率。

Sobolev方程的H^1-Galerkin混合有限元方法

利用H^1-Galerkin混合有限元方法分析了一维线性Sobolev方程,得到了未知函数和它的伴随向量函数有限元解的最优阶误差估计,该方法的优点是不需验证相容性条件即可得到和传统混合有限元方法相同的收敛阶数.

对流扩散反应方程的一个稳定化混合有限元

本文针对对流扩散反应方程提出了一个稳定化混合有限元格式,该格式基于混合有限元法与最小二乘法的结合.在此格式中,由于最小二乘稳定项的引入,有限元逼近空间的选取无需满足经典的Ladyzhenkaya-Babuska-Brezzi(LBB)稳定性条件,从而对两个变量的有限元逼近可以方便地使用等阶有限元组合.对于定常的对流扩散反应方程,本文获得了有限元的稳定性,对误差进行了估计,并以数值算例验证了理论分析和格式的有效性.对于非定常的对流扩散反应方程,本文给出了有限元的误差估计和数值算例.

二维目标电磁散射计算的一种高精度有限元-边界元混合方法

给出了应用于二维目标电磁散射计算的一种高精度有限元-边界元混合方法:1)将八结点曲边四边形二阶等参数单元作为有限元单元,2)运用插值函数法简单而又高精度地计算边界元部分采用二阶单元时的奇异积分。通过数值实验验证了方法的有效性。

基于控制体积有限元方法的木材干燥过程含水率分布模型

对木材干燥过程含水率分布进行了数学建模。首先建立了液体守恒方程和能量守恒方程,然后利用控制体积有限元方法对守恒方程进行离散,通过对控制体积层面的通量计算和离散方程的求解,建立了木材干燥过程含水率分布的仿真图,验证了数学模型的准确性。

伪抛物型积分—微分方程的H^1-Galerkin混合有限元方法数值模拟

采用H1-Galerkin混合有限元方法讨论了伪抛物型积分—微分方程初边值问题的数值模拟及误差分析.在一维情况下得到了未知函数和伴随向量的最优阶的L2模和H1模的误差估计;在二维、三维情况下,得到了未知函数的最优阶的L2模和H1模的误差估计.

用混合有限体积/有限元法研究尾焰对太阳辐射的吸收问题

为掌握卫星姿控推进器尾焰的吸收特性,研究了尾焰对太阳红外辐射的吸收问题。在直角坐标系下,建立了尾焰对太阳红外辐射的吸收模型,并采用混合有限体积/有限元法计算太阳光线经过尾焰吸收后的光谱辐射亮度。该方法使用有限元法进行角度离散,有限体积法进行空间离散;对每一个控制体,可同时耦合求出所有角度方向的辐射亮度。通过求解,得到了受到尾焰吸收后的太阳光谱辐射亮度和尾焰的光谱吸收率。以传递方程积分法的计算结果作为基准解,对比分析了有限体积法和混合有限体积/有限元法产生射线效应的强弱程度。通过分析可知:在某些波段上,太阳辐射受到尾焰的吸收程度较强;与有限体积法的计算结果相比,混合有限体积/有限元法的计算结果与基准解之间的差异相对较小。以上结果表明:混合有限体积/有限元法的计算精度较高,并能够较好地降低射线效应。

一种半隐式有限体积-有限元方法的稳定性

研究非线性对流扩散问题的一种半隐式有限体积和有限元方法相结合的离散方法 。

Sobolev方程混合有限元方法的L^2模误差估计

基于R -T空间Vh×Wh H(div;Ω)×L2 (Ω) ,讨论了Sobolev方程-div{a ut+b1 u}=f初边值问题混合有限元方法的收敛性 .得到了最优L2

基于混合有限体积/有限元法的喷管辐射传递求解研究

针对三维不规则非灰吸收介质的辐射传递问题,提出用混合有限体积/有限元法对其求解。在直角坐标系下,详细推导了混合有限体积/有限元法的计算过程;并结合向量和矩阵运算的相关理论,给出一种能够耦合边界条件的有限元方程的总体合成方法。以姿控推进器喷管扩张段和其内部的吸收介质之间的辐射传递为求解对象,采用该方法得到喷口的光谱辐射亮度和3～5μm波段辐射热流密度。把该结果和有限体积法的计算结果相互比较,发现:当空间离散数值或立体角离散数值越大时,两种方法得到的相同点源处的光谱方向辐射亮度越接近。此结果表明混合有限体积/有限元法能够较准确地求解三维不规则非灰吸收介质的辐射传递。

Sobolev方程的最小二乘混合有限元方法

本文提出了一种新的最小二乘混合有限元方法求解Sobolev方程。采用了对u和σ不同指标的有限元空间进行计算(LBB条件不需要),分析了此逼近格式的收敛性,并给出相应的误差估计。误差结果表明此种数值方法具有最优的收敛阶,并且关于时间具有二阶的收敛精度。

均匀棒纯纵向运动初值问题的混合有限元方法

讨论了均匀棒纯纵向运动初值问题的混合有限元方法,给出了混合有限元解的误差分析,得到了混合有限元解的L2误差估计.