三维对流扩散方程非等距网格上的四阶紧致格式及其多重网格方法

提出了数值求解三维变系数对流扩散方程非等距网格上的四阶精度19点紧致差分格式,为了提高求解效率,采用多重网格方法求解高精度格式所形成的大型代数方程组。数值实验结果表明本文方法对于不同的网格雷诺数问题,在精确性、稳定性和减少计算工作量方面均明显优于7点中心差分格式。

大型短波广播发射台电磁辐射环境非等距网格测量法

大型短波广播台源项众多,影响区域内的电磁辐射水平分布情况复杂,目前常用的电磁辐射源环境检测方法均无法全面准确地测量出其对周边电磁辐射环境的影响情况,为此提出一种基于最大相对误差控制算法的非等距网格测量法.该方法根据大型短波广播发射台周边电磁场变化规律理论分析结果,控制网格拟合值与网格内理论计算准确值的最大相对误差,考虑现场环境对电磁场变化影响和检测点位布设可行性确定检测网格尺寸,在电磁场强度变化很大的区域采取小网格提高检测取样的抽样率,在电磁场强度变化不大的区域采取大网格降低检测取样的抽样率,不仅保证了测量结果的精准度,同时也合理地降低了实际工作量.

非等距网格高精度差分方法用于气动声学问题计算

研究了非等距网格下高阶精度有限差分方法用于气动声学问题的可行性.通过Taylor级数展开法构造了不等距网格下的七点六阶精度空间离散格式,分析了格式适用的波数范围,时间积分采用显式四阶精度推进格式,可直接计算非定常欧拉方程用于气动声学问题.算例采用随机变化的网格间距,对一维单波方程和球形波方程进行了计算,验证了非等距网格格式模拟波动问题的能力.对二维情况,计算了亚音速均匀流中初始声、涡和熵脉冲波问题,得到了很好的结果.

基于非等距网格高阶紧致差分格式的多重网格算法研究

本文结合非等距网格高精度紧致差分格式的优越性与多重网格方法的快速收敛性,求解二维对流扩散方程。研究结果表明,对于处理物理量在不同的空间方向呈现不同的性态特征或不同变化规律的物理问题时,用非等距网格离散的四阶紧致格式的多重网格算法和二阶中心差分格式的多重网格算法都比等距网格离散得高效。同时,在非等距网格下,部分半粗化多重网格算法比完全粗化多重网格算法具有更高的计算效率。针对不同的松弛算子对误差残量的磨光效果比较研究表明,线松弛算子是最高效的。而且,非等距网格离散的高精度紧致格式的多重网格算法对于对流扩散问题中大网格雷诺数情形也是收敛的。

不等距网格钻井布局模型

在正方形网格钻井布局模型的基础上,讨论了不等距网格钻井布局问题 这一问题不仅出现在常见的钻探工程中,而且常常出现在其它应用问题中 对于一般情形,可用求解最优化方法解决钻井网格的定位问题 对一个方向变网距的钻井布局问题给出了简单。

一个宏单元门阵上不等距网格的STEINER树算法及其实现

在三级系统双层门阵MALS2总体布线中,我们采用不等距网格宏单元模式总体布线图、节点勾链数据结构来支持总体布线。改进了收敛点的获取算法,提出了收敛方向概念,在此基础上实现了一个并行定向搜索的STEINER树算法,该算法特点是,各个顶点独立且并行地依据收敛方向朝各自的收敛点逼近,经过逐次合并形成STEINER树。该算法运行于三级系统双层门阵MALS2中,结果证明,该算法复杂度低,收敛时间短,结果令人满意。

基于非等距网格的紧致差分方法与经典差分方法的比较

采用泰勒展式系数匹配的方法构造出了非等距网格系统的紧致差分格式,并分析了其截断误差.与经典差分方法进行比较发现,紧致差分格式的基架要少于同价精度的经典差分格式,同价截断误差的紧致差分格式比经典差分格式计算误差小,非等距网格下紧致差分格式对网格的依赖性比经典差分格式强,网格对计算精度的影响较大.

非等距网格上奇异扰动问题的有限差分格式

考虑一维定常对流扩散方程的Dirichlet边值问题,利用Taylor级数构造一个基于非等距网格的有限差分格式,给出了格式的截断误差估计,并分析了其稳定性.采用网格生成函数构造非等距网格,并与一些已有的差分格式对比,数值实验表明该格式可以得到更为精确的数值结果,能很好地模拟边界层效应.

非等距网格下二阶导数三阶精度差分格式的准确性分析

利用Taylor展式系数匹配的方法得到基于非等距网格的二阶导数三阶精度的差分格式,并且对其进行了实例考察,得出此差分格式满足其精度要求,差分格式是合理可靠的.通过Fourier分析方法对其误差传播情况进行了分析,在不同网格比下,其逼近程度(精度)有所不同.当网格的比率大于1时,格式通常是稳定的,但对于高波分量的模拟效果较差;网格比率小于1时,虽然对高波分量的模拟效果较好,但格式是不稳定的.

非等距网格上一维对流扩散方程的保正格式

对流扩散方程广泛存在于很多领域,为适应一些实际问题模型的求解,对离散格式,不仅要求满足一些基本性质,如稳定性和解的存在唯一性等,还要求离散格式的保正性.采用有限体积格式求解对流扩散方程的工作较少,但在保正性方面所做的工作不多.本文构造了任意非等距网格上一维对流扩散方程的非线性保正有限体积格式.其中,扩散通量的离散,在等距网格上,当扩散系数为标量时可退化为标准的二阶中心差分格式.而对流通量的离散,为避免数值振荡而使其保持迎风特性,提出一种新的方法使格式精度提高到二阶.该方法在上游单元中心处作泰勒级数展开,通过相关辅助未知量来完成梯度的重构,并对出负情形作正性校正,使得格式满足保正性要求.新格式只含有区间单元中心未知量,并满足区间端点处通量的局部守恒性.数值结果表明,本文所提格式是有效的,对于处理扩散占优、对流占优问题,扩散系数连续和间断情形均具有良好的适应性,并且保持二阶精度.另外,新格式适用于扩散系数间断问题的求解.

一种非等距网格差分格式求解含双边界层的反应扩散问题

研究二阶含双边界层的反应扩散问题.首先,在较粗的等距节点上采用含拟合因子的差分格式,并利用原微分方程关于小参数的渐近展开式来确定该因子,得到一组预估解;然后,将区间剖分为3个区域:左边界层区域、解平稳的中间区域和右边界层区域,在2个边界层区域加密剖分,采用含有拟合因子的差分格式再次计算,区域边界条件由预估解给出,中间区域利用二阶中心差分格式计算.数值实验表明本文方法计算效果较好,优于全区间上的中心差分格式以及含拟合因子的差分格式,有利于观察双边界层附近的数值解.

使用不等距多重网格技术求解线接触热弹流润滑问题

使用不等距多重网格法求解了线接触热弹流润滑问题 .结果表明 :与等距多重网格法相比 ,新解法虽不能提高数值求解的稳定性 ,却能得到更为精确的压力、膜厚及温度分布 ;

不等距网格上求解ODE特征值问题若干高精度格式的计算与分析

本文针对不等距网格,从Raylei曲商(Raylei曲quotient)角度出发,构造了若干求解ODE特征值问题的高阶格式,并进行误差分析.文中高阶格式的构造是基于线性有限元及其对应的差分格式进行的.单纯的线性有限元及其对应的差分格式求解PDE特征值问题都只有二阶精度,我们利用质量集中和加权组合的思想通过将二者结合得到四阶精度的算法.本文从理论和实验的角度构造高阶格式并进行了相应的误差分析.通过在五种网格上计算四阶精度格式的误差阶系数,将四阶格式加权组合的新格式甚至可以达到六阶精度.最后用数值实验验证了构造的高阶格式的误差阶.同时,本文构造的两种四阶格式相对于传统的线性有限元方法,在同等量级误差的要求下,需要的网格数有量级的减少.

二维奇异扰动问题的非等距有限差分格式

通过对一维非等距中心差分格式引入拟合因子,构造了一类新型非等距中心差分格式,将其推广到二维情形,得到一类针对二维奇异扰动问题的新型非等距五点差分格式,对该格式进行了截断误差估计.数值实验部分采用4种非等距网格进行处理,结果表明该非等距差分格式对含边界层的奇异扰动问题有很好的实用性.

组合曲线/曲面等距研究的现状

等距技术在数控加工、计算机辅助设计、机器人技术等领域应用广泛.对平面组合曲线、3D组合曲面/曲线以及组合曲面等距研究的现状进行综述.通过综述指出了研究中存在的问题,并提出了解决问题的对策。

不可压N-S方程高效算法及二维槽道湍流分析

构造了基于非等距网格的迎风紧致格式，并将其与三阶精度的Ａｄａｍｓ半隐方法相结合，构造了求解不可压Ｎ－Ｓ方程高效算法．该算法利用基于交错网格的离散形式的压力Ｐｏｉｓｓｏｎ方程求解压力项，解决了边界处的残余散度问题；同时还利用快速Ｆｏｕｒｉｅｒ变换将方程的隐式部分解耦，离散后的代数方程组利用追赶法求解，大大减少了计算量．通过对二维槽道流动的数值模拟，证实了所构造的数值方法具有精度高，稳定性好，能抑制混淆误差等优点，同时具有很高的计算效率，是进行壁湍流直接数值模拟的有效方法． 在数值模拟的基础上对一维槽道流动进行了分析，得到了Ｒｅｙｎｏｌｄｓ数从６０００到１５０００的二维流动饱和态解（所谓“二维槽道湍流”）；定性及定量结果均与他人的数值计算结果吻合十分理想．对流场进行了统计分析，指出了“二维湍流”与三维湍流统计特性的区别．

封闭腔内自然对流数值方法研究

在文献 [1]的基础上 ,将非定常流函数涡量方程的数值求解方法推广至非等距网格剖分 ,其中流函数一阶导数即速度项采用二阶精度公式 ,包含温度在内的离散方程组采用ADI迭代方法求得定常解 ,以封闭腔内自然对流为例 ,进行了不同瑞利数 (Ra)条件下数值试验 ,对Ra =10 6的计算进行了必要的处理 .计算结果表明 ,该数值方法推导简单 ,计算稳定 ,为采用K -ε模式计算封闭腔内层流到湍流的转捩打下基础 .

细分曲面数控加工关键技术

对三角域和四边域细分曲面数控加工的关键技术做了讨论,包括细分曲面数控加工模型的建立,粗加工模型的包围网格生成算法,NC刀轨生成常用的两种方法,精加工模型的等距网格求解算法及等距误差控制方法,给出了应用实例;指出了解决细分曲面数控加工技术实用化问题需要进一步研究的内容。

紧致差分格式求解二维非稳态不可压N-S方程

采用泰勒展式系数匹配的方法构造基于非等距网格的紧致差分格式并得出了它的截断误差。紧致差分格式能够很好的模拟不同时刻流场的变化情况,网格系统的选择对精度的影响很大,基于非等距网格的紧致差分方法是一种比经典差分方法精度更高的求解非稳态纳维斯托克斯方程的有效算法。

奇摄动常微分方程系统的数值解法

讨论奇摄动常微分方程系统的二点边界值问题,这是奇摄动问题中较难的部分.文中介绍了多过渡点的选取方法,依此法构造不等距差分格式,在最大范数下证明新的差分格式关于摄动参数是一阶一致收敛.多过渡点确定了网格划分从细网格到中等网格和粗网格的过渡,而Shishkin Scheme (单过渡点法) 只将网格分为细网格和粗网格.多过渡点法很好地拟合了边界层的性质,在实际应用中相当有效,其收敛阶也高于Shishkin网格法.