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。

采用有限元+边界元方法研究非饱和地基中群桩基础的动力阻抗

采用边界元结合有限元法研究了非饱和地基群桩基础动力阻抗。根据梁模型建立桩体动力控制方程,结合有限元方法建立群桩基础数值模型;基于非饱和多孔介质动力控制方程组,采用加权残余法和拉普拉斯变换,推导非饱和地基边界元法控制方程,根据伴随矩阵性质推导其Green函数基本解答。基于桩体和地基土接触面作用力平衡条件和位移相容原理,建立非饱和地基边界元模型和群桩基础有限元模型的耦合数值模型;研究土体饱和度、桩体间距、长度、数目和地基分层等参数对群桩基础动力阻抗的影响。研究发现:地基饱和度增加可降低群桩基础刚度系数;荷载频率较低时增大饱和度可减小群桩基础阻尼系数。增加桩基数目和地基饱和度可增大桩基与地基土相互作用。下卧基岩分层地基可提高桩基与土体的相互作用,且对群桩水平阻抗影响显著。

基于重叠边界的有限元与离散元耦合异步长并行计算方法

为了减少有限元和离散元耦合领域问题的计算时间,本文建立了有限元-离散元耦合异步长并行计算方法。整个计算模型分为有限元和离散元两类计算区域,根据每个子域单元特性选择合适的积分时间步长。每个子分区均采用显式时间积分格式进行求解,采用重叠边界法处理边界耦合问题,不涉及子循环过程的插值和截断过程。数值算例表明该方法在保证高精度的同时有效降低了计算时间。

变水深坝-库系统耦振分析的边界元-有限元混合法

常用的混合元法解变水深坝－库系统的耦振，需要对变水深部分的流场进行域离散，计算工作量大．该文利用Ｂ．Ｆｒｉｅｄｍａｎ的算子函数理论，构造了势流问题在无限长带形域中的Ｇｒｅｅｎ函数，从而使流场的边界元剖分只限于变水深区域的边界．关于坝体仍采用有限元离散．最后借助所导出的有限元－边界元格式对坝－库系统的实例作了数值计算。

一种计算轴对称磁场的边界元-有限元混合法的研究

由静磁场的基本方程和有限元的原理出发,研究了一种新的计算带非饱和磁介质轴对称磁场的边界元-有限元混合法,编制了计算电磁聚焦成象系统聚焦磁场的程序。这种方法解决了单纯使用有限元法的边界封闭问题,为成象系统及其它磁透镜的工程设计提供了一种有效方法。

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。

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.

拟线性抛物问题的非协调H^1-Galerkin扩展混合有限元方法

抛物方程在热的传导、溶质的弥散以及多孔介质的渗流等问题中有着广泛的应用.本文综合H1-Galerkin混合有限元方法与扩展混合有限元方法的优点,针对一类拟线性抛物问题,提出了在半离散和向后的Euler全离散格式下非协调的H1-Galerkin扩展混合有限元方法.该方法利用真解的插值,不需要利用投影,从而得到有限元解的存在唯一性和格式的稳定性,以及和以往协调元相同的误差估计.

多孔介质中两相可混溶驱动问题的特征-混合动态有限元方法(英文)

数学上,多孔介质中一种不可压流体对另一不可压流体的相溶驱动由两个耦合的非线性偏微分方程组成,其中一个是关于压力的椭圆方程,另一个是关于浓度的抛物方程。本文用特征有限元方法结合动态有限元空间来逼近浓度,而压力和达西速度则由混合元方法来同时逼近。通过采用负模估计,我们给出了收敛性分析与误差估计。

Navier-Stokes方程的有限元边界元耦合方法

主要研究了三维外部区域上具有Dirichlet边界条件的非定常Navier Stokes方程的有限元边界元耦合方法 。

流-固耦合问题边界元-有限元耦合方法分析

利用边界元 -有限元耦合方法对流 -固耦合振动问题进行了分析 ,假设流体控制方程为 L aplace方程 ,利用非连续边界元对流体域进行离散 ,从而有效地解决了边界元分析中的“角点效应”问题。固体以平面梁为模型 ,采用有限元进行离散 ,对非连续边界元和有限元的耦合问题进行了分析 ,通过对悬臂梁在一侧受液体作用时的瞬态响应分析的数值解同解析解的比较 ,表明了本文所给方法的有效性 ,同时为利用边界元 -有限元耦合方法对流

具有混合边界条件的地下水污染模型的混合元——特征有限元方法

本文对具有混合边界条件的地下水污染模型问题提出了混合元—特征有限元全离散格式，即对水量方程采用混合元格式，而对浓度方程沿特征方向有限元离散。利用椭圆投影及其误差估计，建立了计算格式在Ｈ模意义下的最优误差估计；

有限元-边界元法计算电磁响应(英文)

提出了用有限元边界元法计算三维电磁场感应问题 .首先阐述了棱边单元法的基本性质 ,并且根据基函数的几何平面特性推导出对于任意位置面的表面棱边单元法基本公式 ,然后用棱边单元法离散数学模型 .用此方法模拟地下金属军事目标的电磁响应 ,计算了目标的最低谐振频率及表面电流密度 ,和单一目标的频率特性及位移特性 ,计算结果和实验结果一致 ,因此这种数值方法对计算三维电磁场问题行之有效 .

曲面上对流-扩散-反应方程的两种稳定化混合有限元方法的数值比较

研究了曲面对流-扩散-反应方程的有限元逼近问题.通过引入不同形式的中间变量,分别将原方程转化为等价的一阶混合形式.运用混合有限元的思想,直接使用低阶有限元对(P_(1)-P_(1))近似的混合稳定化方法.该方法不仅满足inf-sup条件,而且对于对流占优情况所产生的非物理震荡,可以将其有效地捕捉.最后,数值实验结果表明,测试的收敛结果与已知理论一致.

航天器结构声振耦合问题的有限元-边界元方法数值仿真研究

针对高超声速、结构轻量化带来的航天器复杂结构声振耦合动力学环境难以精准预示问题,提出一种基于有限元-边界元(FEM-BEM)方法的声振耦合问题数值仿真方法。分析国内外求解声振耦合问题的主要数值仿真方法,从影响航天器性能设计的低中频声振耦合动力学特性入手,采用有限元-边界元方法,以航天器典型结构截锥壳为研究对象,开展混响噪声作用下的声振耦合研究。建立了声振耦合模型,获得了主体结构、主要支撑结构及设备的声振耦合响应。提出的数值仿真方法和仿真分析过程,为航天器声振耦合分析提供了理论基础和仿真手段。

用边界元-有限元法研究高架结构辐射噪声

高架结构是城市轨道交通的重要部分,其引起的结构辐射噪声问题引起了越来越多的关注。基于边界元Helmholtz积分公式和有限元流固耦合系统理论,推导了结构振动加速度与辐射声压之间的声传递向量,该传递向量可通过单元辐射叠加法求得,结合采用直线电机车辆的北京首都机场快轨线某段高架桥梁段现场试验结果进行了比较分析。结果表明:使用该方法计算的声压结果与实测结果的声压频谱分布及变化趋势吻合较好,该方法可用于城市轨道交通高架结构辐射噪声的预测研究。

分区界面元-有限元-无限元混合模型

利用界面元良好的相容性,引入过渡界面元的概念,实现了界面元与有限元二种数值计算方法的结合,并提出了一种界面元-有限元-无限元混合模型。这种混合模型既可以发挥界面元计算精度高、适用于不连续变形等优点,又能够充分利用有限元的计算效率和无限元方便处理无限域介质的特点,较为和谐地解决了计算精度和计算效率的矛盾。数值算例表明,本文所建立的混合模型的有效性,揭示此类混合模型具有广阔的工程应用前景。

用有限元/边界元方法进行结构声辐射的模态分析

采用有限元方法和边界元方法建立了轻流体介质中复杂结构振动声辐射的模态分析模型，可计算结构的模态辐射效率、场点声压、结构辐射声功率和辐射效率等声场特性参数．文中以板和加筋板结构的振动声辐射为例进行了模态分析，并与用远场 Ｒａｙｌｅｉｇｈ积分计算所得结果进行了比较．研究了激励力作用位置对板结构声辐射的影响和加筋板与板的模态辐射效率特点，并指出板加筋后会改变板的模态辐射效率规律．

地铁振动预测的周期性有限元-边界元耦合模型

针对地铁列车运行引起的隧道结构和自由场中的振动响应问题,提出了一个在频率-波数域内的三维周期性有限元-边界元耦合的数值模型,此模型中隧道结构采用有限元法计算,自由场采用边界元法模拟。此模型采用Floquet变换,利用隧道和自由场在隧道轴线方向上的周期性,把无限长的隧道及自由场的网格划分限制在一个基本元内,这样使动力学数值计算的效率大大提高。利用此模型计算了在隧道底板上施加固定单位谐振荷载情况下隧道-自由场相互作用系统的动力响应,结果表明此模型可应用于地铁列车运行引起的隧道和自由场中的动力响应预测。

基于2.5维有限元-边界元分析轨道随机不平顺影响下的铁路地基振动

建立了完善的2.5维有限元-边界元耦合模型分析移动谐荷载作用下钢轨、扣件、轨枕、道砟、路基和地基等各部分的振动响应;利用既有的车辆-轨道-路基-地基耦合系统垂向振动解析模型得到轨道谐波高低不平顺引起的垂向动态轮轨力;在此基础上,结合轨道随机不平顺功率谱密度,提出了列车运行引起的地基振动功率谱计算方法。对比分析了地基表面测点垂向振动加速度级的理论计算与现场实测结果,证明了该模型的合理性。模型能有效地分析具有复杂横截面形状的轨道-路基-地基系统的振动响应以及多种轨道、地基减振隔振措施的影响,且具有较高的计算效率,适用于铁路线路设计阶段的方案比较研究。