三维Laplace方程边界元中线性单元的精确积分法

边界元中的边界积分计算影响计算精度和计算速度。非奇异积分一般采用数值积分 ,当配置点接近积分单元时 ,计算精度降低。未知函数线性插值得到的解是连续解 ,但计算难度增大。本文采用积分区域变换 ,将三维Laplace问题的二维积分化为一维积分 ,这样奇异积分和非奇异积分能采用精确积分的方法计算 ,使求解精度 。

三维有限体平片裂纹的超奇异积分方程与边界元法

利用Ｓｏｍｉｇｌｉａｎａ公式及有限部积分的概念，导出了含任意平片裂纹三维有限体问题的超奇异积分方程组，并联合使用有限部积分与边界元法，建立了数值求解方法．在裂纹前沿附近单元，采用与理论分析一致的平方根位移模型，以提高数值结果的精度．最后计算了若干典型例子的应力强度因子．

用边界元法求积分方程数值

本文给出了用边界元法求积分方程的算法。通过算例验算表明，这种算法综合了边界元法精度高和用矩量法解积分方程速度快的优点，是一种求解积分方程十分有效的算法。

复杂地质构造的边界元-体积元波动方程数值模拟

针对多种复杂油气藏构造所呈现的分层、层内介质非均匀及分界面复杂等特点,本文推出一套高精度的基于边界元法的数值模拟算法。该方法将边界积分表达式与Lipmann-Schwinger积分方程相结合,在边界散射基础上考虑了非均匀介质的体散射影响,使之可适用于任意复杂构造的正演模型。采用变单元算法、改进的分块高斯消元法和无限元吸收边界等技术,提高了计算精度和计算效率。数值模拟试验结果证明了该方法的实用性和有效性。

统一边界积分方程和统一边界元方程

利用泛函分析和广义正则方程得到一个统一算子方程,能够描述几乎一切物理学科的所有边值问题。例如电动力学、固体力学、流体力学、热力学等物理学科的边值问题。从该统一算子方程得到一个统一边界积分方程。对该积分方程进行离散得到一个统一边界元方程。统一边界积分方程和统一边界元方程能够代表几乎一切物理学科中所有边值问题的边界积分方程和边界元方程。统一方程理论是系统地研究边界元理论以及利用边界元分析各种物理系统的强有力工具,是开发数值计算专家系统不可缺少的理论基础。本文附录给出了电动力学、固体力学、流体力学和热力学中一些边值问题的详细实例,用以具体说明统一理论的广泛适用性。

用积分方程离散——边界元法解含热源的稳态三维热应力问题

在无热源的稳态热弹性问题中，边界元法（ＢＥＭ）不需要区域积分。但在含热源时区域积分是必须的。本文提出了含有不均匀热源的稳态三维热应力问题，可用边界元法容易地解决而不需要区域积分。这种方法也可以推广用在复杂热源的稳态热应力问题。但是在这种情况下，区域必须分成小的“元素”（子域），使热量发生时的分布满足Ｌａｐｌａｃｅ方程。

复杂地表边界元-体积元波动方程数值模拟

复杂近地表引起来自深部构造的地震反射信号振幅和相位的异常变化,是影响复杂近地表地区地震资料品质的主要原因.本文采用边界元体积元方法,通过求解含复杂地表的波动积分方程,来模拟地震波在复杂近地表构造中的传播.其中,边界元法模拟地形起伏和表层地质结构对地震波传播的影响;体积元法模拟起伏地表下非均质低降速层的影响.与其他数值模拟方法比较,其主要优点为几何上精确描述不规则地表界面,实现精确模拟自由表面对地震波的边界散射;显式应用近地表地层界面的连续边界条件,实现半解析的数值模拟;分区处理近地表复杂结构,有效模拟复杂地表下非均匀介质对地震波场的体散射.数值试验结果表明了该方法的实用性和有效性.

具有积分型边界条件的抛物方程一个新混合元方法的超收敛分析

主要目的是对一类具有积分型边界条件的抛物方程,基于双线性元及最低阶Nédélec′s元(Q)_(11)/Q_(01)×Q_(10)提出了一个新的混合有限元方法,它具有总体自由度小且满足BB条件等优势.同时借助于这两个单元的特殊高精度分析及导数转移技巧,在抛弃传统的有限元分析中必不可少的Ritz投影的前提下,直接利用单元插值导出了在半离散格式下原始变量u在H1-模及流量p=?u在L^2-模意义下的超逼近性质.进一步地,通过插值后处理技术,得到了相应的整体超收敛结果.这里所得的结果是以往文献尚未涉及的.

直接边界元法中边界积分的解析处理

确立了平面位势和弹性力学问题的边界元直接法中边界积分的解析计算框架系统 ,从而避免了传统的高斯近似求积分· 数值算例表明它具有较高的精度和效率· 特别是在边界量和边界附近区域内点物理量的计算可获得较高的精度·

边界元素法中有关积分的计算方法(Ⅰ)柱状边界条件下对空间立体角积分的计算

利用任意闭合曲面对曲面外任一点所张立体角为零的特点将柱状边界条件下对柱侧面的积分转变为对柱底面的积分，并将其表示成椭圆积分的形式．

边界元素法中有关积分的计算方法(Ⅱ)柱状边界条件下对曲面积分及椭圆积分的计算

在柱状边界条件下将对柱侧面的曲面积分表示成一维积分，同时还给出了椭圆积分的计算方法，由对空间立体角积分的算例可知，其计算的速度有了显著的提高．

解扩散方程初边值问题的数值边界元积分方程法

在应用中(如数值天气预报等),经常需要对时空偏微分方程进行数值求解,通常大多采用有限差分计算或有限元法,虽然它们是应用得最广的数值解法(如差分方法),但也有某些局限和不足,本文提出了一种边界元积分方程法。作为示例,我们对扩散方程的初边值问题进行了基本原理和方法的讨论,其基本思想是通过积分变换,消除对时间的依赖性,再在变换空间中,用边界元法对积分后的方程进行数值处理,最后用数值逆变换以完成该问题的数值求解,本方法可对更为复杂的依赖于时间的方程进行类似处理,它具有不同于传统有限差分法和有限单元法特点的优越性,可供有关工作者解初边值问题试用和参考。

虚边界元中三维Laplace方程的精确积分法

鉴于虚边界元方法的成功应用,但少见对三维问题的算例,本文针对三维Laplace方程的几种边值问题,基于单层位势的虚边界积分方程,采用二重积分的坐标变换方法,提出一种精确积分方法,并给出了具体公式,用它可实现常单元和线性单元的二重积分精确计算。实例的计算结果表明,该方法的计算速度快,精度高。

直接边界元法奇异积分的研究

在用直接边界元法解决弹性问题时,当场点与加载点重合时,边界积分方程将出现奇异.为了减少计算误差,有必要求出奇异积分的解析式.应用高等数学基本理论推导出二维弹性问题直接边界元法奇异积分的解析式,采用线性单元离散边界,求出了奇异的对角线子矩阵元素的解析表达式.根据理论推导的结果,编制了相应的计算程序.可用于分析弹性二维问题的位移场和应力场.

边界元法中域积分处理方法研究

需将整个区域Ω离散,这将使边界元法的优点不能体现.为了消除这一不足,学者们提出了各种解决办法,如伽辽金张量法、特解法、蒙特卡罗法等.本文提出改进蒙特卡罗法和基本解法.

平面弹性力学问题边界元直接法中边界积分的解析处理

确立平面位势和弹性力学问题的边界元直接法中边界积分的解析计算框架系统 ,从而避免了传统的高斯近似求积分 .数值算例表明它具有较高的精度和效率 .

平面势问题边界元分析中系数积分的一种解析法

用边界元求解平面拉氏边值问题必须计算两个系数积分矩阵。本文采用一种解析方法推导了使用常单元时系数积分元素的一种简洁表达式,从而避免了数值积分,并通过编程用算例进行了验证。

带超强奇异积分的Galerkin边界元法

当采用Calderon投影的第二个表达式的直接边界公式解Laplace方程的Neumann问题时,需求解含超强奇异性的第一类Fredholm积分方程。为了克服积分方程的奇异性,采用Galerkin边界元方法,利用广义函数的分部积分公式,把对积分核的两阶导数转移为未知边界量的旋度。对二维问题,采用线性单元时,边界旋度可离散为常向量,从而得到简单的计算公式,避免了超强奇异积分数值计算的困难。数值算例验证了这种方法的有效性和实用性。

积分微分方程各向异性有限元的收敛性分析

本文研究具有各向异性特征的双二次元对具有积分型边界条件的积分微分方程的逼近问题,通过采用积分恒等式和插值后处理技术,在不需要Ritz-Volterra投影及任何修正格式情况下,利用该单元的特殊性质,在各向异性网格下得到了相应的超逼近和超收敛结果。