用有限元插值法计算区域重力异常

有限元插值法利用区域边界上的少量数据可计算区域重力异常。由于只有区域数据参与插值计算,其结果更准确。通过教学模型实验得出结论:在区域场近似二次或三次曲面的条件下,有限元插值法比最小二乘法计算的区域场更接近真实值。在某盆地的重力资料处理中,用有限元插值法分离出该区的局部重力异常.

声学数值计算的有限元-最小二乘点插值法

针对有限元法求解Helmholtz方程时由于数值色散导致高波数计算结果不可靠的问题,提出一种混合有限元-最小二乘点插值法(FE-LSPIM)以分析二维声学问题。该方法将问题域划分为四边形单元,应用四边形单元形函数和最小二乘点插值法进行局部逼近,继承了有限元法的单元兼容性和最小二乘点插值法的二次多项式完备性,能有效减小色散效应。数值算例表明:与标准有限元法相比,特别是针对高波数问题和不规则网格模型,FE-LSPIM具有更高的计算精度和更好的收敛性。因此,FE-LSPIM能很好地应用于二维声学问题的分析计算,具有广阔的应用前景。

有限元-点插值耦合法大地电磁二维正演模拟

点插值法(PIM)作为一种典型的全域弱式无网格法,该方法在地质建模时将物性加载到只与坐标有关的高斯积分点上,因此处理复杂模型时较常规网格方法便利,但缺点是计算效率低。将有限元法(FEM)与PIM耦合,形成FE-PIM,用于大地电磁二维正演模拟。利用Galerkin法代入插值法构造的形函数并结合高斯积分公式推导了大地电磁二维无网格化总体矩阵表达式,简述了背景网格积分与边界条件的加载技术,理论模型的数值计算验证了FE-PIM算法的正确性、高效性及其在处理复杂模型上的便利性。

板结构-声场耦合分析的有限元-径向插值/有限元法

为提高板结构-声场耦合分析的计算精度,将有限元-径向点插值法(Finite Element-Radial Point Interpolation,FE-RPIM)推广到板结构-声场耦合问题的结构域分析中,推导了FE-RPIM/FEM法分析板结构-声场耦合问题的计算公式。板结构-声场耦合分析的FE-RPIM/FEM法在流体域中采用标准的有限元插值函数;在结构域中采用有限元-径向点插值法,其形函数由等参单元形函数和径向点插值函数相结合构成,继承了有限元法的单元兼容性和径向点插值法的Kronecker性质,提高了插值精度。以六面体声场-结构耦合模型为研究对象进行分析,结果表明,与板结构-声场耦合问题分析的有限元/有限元法(Finite element method/Finite element method,FEM/FEM)和光滑有限元/有限元法(Smoothed Finite Element Method/Finite Element Method,SFEM/FEM)相比,FE-RPIM/FEM在分析板结构-声场耦合问题时具有更高的精度。

板结构-声场耦合分析的FE-LSPIM/FE-LSPIM法

为提高板结构-声场耦合分析的计算精度,将有限元-最小二乘点插值法(Finite Element-Least Square Point Interpolation Method,FE-LSPIM)推广到板结构-声场耦合问题的分析中,提出了板结构-声场耦合问题分析的FELSPIM/FE-LSPIM方法,推导了FE-LSPIM/FE-LSPIM分析板结构-声场耦合问题的计算公式。FE-LSPIM/FE-LSPIM方法应用有限元单元形函数和最小二乘点插值法进行局部逼近,继承了有限元法的单元兼容性和最小二乘插值法的二次多项式完备性,提高了计算精度。以一六面体声场-结构耦合模型为研究对象进行分析,结果表明,与板结构-声场耦合问题分析的FEM/FEM和光滑有限元/有限元(Smoothed Finite Element Method/Finite Element Method,SFEM/FEM)相比,FELSPIM/FE-LSPIM在分析板结构-声场耦合问题时具有更高的精度。

Solving Navier-Stokes equation by mixed interpolation method

The operator splitting method is used to deal with the Navier-Stokes equation, in which the physical process described by the equation is decomposed into two processes： a diffusion process and a convection process; and the finite element equation is established. The velocity field in the element is described by the shape function of the isoparametric element with nine nodes and the pressure field is described by the interpolation function of the four nodes at the vertex of the isoparametric element with nine nodes. The subroutine of the element and the integrated finite element code are generated by the Finite Element Program Generator （FEPG） successfully. The numerical simulation about the incompressible viscous liquid flowing over a cylinder is carded out. The solution agrees with the experimental results very well.

板结构-声场耦合分析的FE-LSPIM/FE法

为提高板结构-声场耦合分析的计算精度,将有限元-最小二乘点插值法(Finite Element-Least Square Point Interpolation Method,FE-LSPIM)推广到板结构-声场耦合问题的结构域分析中,提出了板结构-声场耦合问题分析的FE-LSPIM/FEM(Finite Element-Least Square Point Interpolation Method/Finite Element Method),推导了FELSPIM/FEM分析板结构-声场耦合问题的计算公式。此方法在结构域中应用四边形单元形函数和最小二乘点插值法进行局部逼近,继承了有限元法的单元兼容性和最小二乘插值法的二次多项式完备性,提高了结构域的计算精度;在流体域中应用标准有限元模型进行分析。以一六面体声场-结构耦合模型为研究对象进行分析,结果表明,与板结构-声场耦合问题分析的FEM/FEM和光滑有限元/有限元(Smoothed Finite Element Method/Finite Element Method,SFEM/FEM)相比,FE-LSPIM/FEM在分析板结构-声场耦合问题时具有更高的精度。

Anisotropic Interpolation Error Estimates of a Nonconforming Element

The main aim of this paper is to study the local anisotropic interpolation error estimates. We show that the interpolation of a nonconforming element satisfy the anisotropic property for both the second and fourth order problems.