预修正快速傅里叶变换方法在波浪绕射和辐射问题中应用

在波浪对海上建筑物绕射和辐射问题的计算中,面元法被广泛使用,但由于传统面元法的存储量和计算量均为未知量的平方量级,很难满足大范围多未知量问题的计算需要。采用预修正快速傅里叶变换方法(pFFT方法),使计算量与存储量都降低到未知量的线性量级。以淹没圆球与漂浮圆柱两个典型算例为基础,通过不同未知量时pFFT方法与传统面元法的计算量与存储量的对比,以及pFFT方法自身各步骤计算时间的对比,研究了不同网格方案的选取对pFFT方法计算量和存储量的影响,推荐根据未知量个数采用计算时间最小化原则选取pFFT网格参数。

预修正快速傅里叶变换高阶边界元方法在波浪对物体作用问题中的应用

边界元方法被广泛应用于波浪对海上建筑物作用领域,但由于传统边界元方法的存储量和计算量均为未知量的平方量级,很难满足大范围多未知量问题的计算需要。本文基于高阶边界元方法,应用预修正快速傅里叶变换方法,使计算量与存储量分别降低至O(NlogN)和O(N)量级,并得到一个连续的压强分布以适应结构设计的要求,同时可以通过使用满足无限水深自由水面边界条件的格林函数来克服多极子展开方法无法应用于深水问题的缺点。计算结果表明,该方法特别适用于多未知量问题的计算,在提高计算效率的同时也保证了计算精度。

基于预修正快速傅里叶变换方法的多体水动力分析

海上多个浮体相距较近时,浮体间将产生显著的水动力相互作用。对于结构复杂、尺度巨大的浮体,采用常用的面元法进行多体水动力分析,需要占用大量的计算资源。采用预修正快速傅里叶变换(pFFT)方法进行了多体水动力分析。圆柱与椭圆半球间以及张力腿平台(ISSC TLP)与箱形驳船间的水动力相互作用计算结果表明,采用pFFT方法,计算时间与占用内存大幅度减少,这使得在PC机上进行多体水动力分析成为可能。

基于预修正快速傅里叶变换高阶边界元方法的多体水动力分析

高阶边界元方法在求解波浪对海上建筑物作用问题中具有诸多优势,但由于它所形成的矩阵是一个满阵,计算量和存储量均为未知量的平方量级,很难满足如多体水动力分析等大尺度多未知量问题的计算需要。本文采用预修正快速傅里叶变换高阶边界元方法(pFFT-HOBEM),将计算量和存储量均降低到未知量的线性量级。通过对不同未知量时该方法与传统边界元法的计算量与存储量的对比,以及该方法自身各步骤计算时间的对比,研究了不同pFFT网格方案对计算量和存储量的影响,并提出了基于计算时间最小化原则的pFFT网格优化方法。采用本文方法研究了四柱结构在不同频率波浪作用下的作用力及波面分布,并对近场干涉发生时的物理现象进行了分析和讨论。

利用基于浮动模板的预修正快速傅里叶变换方法快速求解三维介质体积分方程

利用预修正快速傅里叶变换方法结合矩量法快速求解三维介质散射问题的体积分方程,并引入一种新的模板拓扑结构,将投影及插值模板由固定改为浮动,以减少直接计算和预修正的近区未知量个数。数值计算结果表明,基于浮动模板的预修正快速傅里叶变换方法可以显著减少需要进行预修正的近区未知量个数,从而减少算法的存储需求和计算时间。

预修正快速傅里叶变换方法在波物相互作用分析中的应用

本文提出一种使预修正快速傅里叶变换方法的计算时间与占用内存的乘积最小化的网格划分方法,详细阐述了预修正快速傅里叶变换方法应用于波物相互作用分析的过程。数值试验表明预修正快速傅里叶变换方法的计算时间与占用内存大幅减少,使得在PC机上求解大尺度问题成为可能。

基于预修正快速傅里叶变换方法的大型离岸结构水弹性分析

详细阐述了预修正快速傅里叶变换方法应用于弹性浮体水弹性分析的过程,使用预修正快速傅里叶变换方法求解了大型离岸结构的水弹性响应。数值试验表明预修正快速傅里叶变换方法的计算时间与占用内存大幅减少,使得在PC机上求解大尺度问题成为可能。

电大目标散射问题的预修正多层快速多极子分析

为了加快使用多层快速多极子方法来分析散射问题的求解过程,提出了一种预修正方法.在使用物理光学方法时,物理光学电流可以等同于预修正电流,相当于生成一个稀疏阻抗矩阵来估算物理光学电流的表面电流.因为相对于未知电流来说,它和物理光学电流间的差别更接近于零矢量,所以使用两者的差矢量代替未知矢量来获得结论就需要很少的复杂步骤.数值结果表明,这种方法在不影响计算精度的前提下可以减少迭代次数并大大缩短求解时间.

电大尺寸辐射问题的预修正多层快速多极子分析

为了提高多层快速多极子方法分析辐射问题的求解速度,提出了一种预修正的迭代求解方法.该方法在激励点附近的局部区域生成一个小的阻抗矩阵,以该阻抗矩阵求解出一个近似反映激励点附近区域特性的局部表面电流.待求电流与该局部电流之差与待求电流本身相比更加接近于初始零向量,因此将差值作为迭代过程中的未知向量进行求解,只需要较少的迭代步数即可收敛.对数值结果的分析表明,在保证计算精度不变的前提下,与传统多层快速多极子算法相比,该方法可以减少40%～50%的求解辐射问题时间.

用复函数快速傅立叶变换相位谱分析转子偏心运动成因

用复函数描述了转子任一横截面回转中心的运动轨迹 ,利用复函数快速傅立叶变换数学原理提出了相应的转子回转精度的测量方法。根据FFT(快速傅立叶变换 )的相位谱数据 ,科学地对转子自身的“静不平衡”与“动不平衡”予以区分。

快速傅立叶变换用于Fokker-Planck-Landau方程的数值求解

利用谱方法和FFT技术对Fokker-Planck-Landau方程进行了数值求解,研究了均匀空间条件下粒子在速度空间的分布函数随时间的演化。数值计算表明,所用计算方法能够很好地满足质量、动量和能量守恒要求,计算速度与有限差分方法相比大大加快。

基于谱方法和单纯形算法的一类偏微分方程参数反演研究

根据观测数据反演偏微分方程参数具有重要的应用价值。通过基于快速傅立叶变换的谱方法实现对偏微分方程快速高精度求解,与观测数据结合建立待优化的目标函数,再用带边界约束的Nelder-Mead单纯形优化方法进行参数反演。通过算例证实了算法的有效性。

关于快速傅立叶变换和三角多项式逼近的教学

结合教学实践,探讨了数值分析课程中三角多项式逼近和快速傅立叶变换的教学,分析了对傅立叶级数系数的理解,探讨了从离散傅立叶变换到快速傅立叶变换的教学,讨论了三角多项式逼近及数字虑波的示例。

小波分析快速算法的加速方法

本文首先给出了小波滤波器分解方法 ,导出了类似于快速傅立叶变换的小波快速变换算法。它比著名的 Mallat算法更简单、方便 ,计算速度更快 。

快速边界元方法模拟匀速运动声源声场的研究

用预修正快速傅里叶变换边界元方法计算亚声速匀速运动声源声场。先将亚声速匀速流动时声场的控制方程,通过普朗特-葛劳渥变换到无流动时声场的控制方程,再利用预修正快速傅里叶变换边界元方法,模拟已知变换域结构表面振动速度的结构声辐射问题。数值解和解析解的对比证明了本研究提出的快速边界元方法之算法和程序的正确性。

含时波包动力学方法研究飞秒激光场下NH_3分子通过中间预解离态的光电子能谱

本文首次利用二维含时波包动力学理论研究了飞秒激光场下NH3 分子通过中间预解离态 ～A的共振增强多光子电离光电子能谱 (REMPI -PES) ,得到了与实验相同的结果。计算中应用多项式函数拟合从头算结果得到的内坐标下的二维解析势能面包括基态 ～X、中间预解离态 ～A以及其它准连续的电子 离子对态 ,并经坐标变换得到质量加权坐标系下的相应势能面。劈裂算符 -快速傅立叶变换 (FFT)方法是波包传播的基本方法。计算分析表明 ,脉冲的形状 (强度、脉宽等 )对光电子能谱有着很大的影响 ,能谱中的三组峰簇可以认为是由强场对势能面的影响引起的 ,因而强场效应是解释飞秒时间分辨光电子能谱的关键。这种思想对实现原子和分子过程的相干控制具有重要的意义。

长江三峡地区洪水预报的方法与实现

1引言 在传统的洪水预报方法中，一般是根据历史资料，建立数学模型或绘制相关图，这涉及到模式识别问题。如线形扰动模型（LPM）和总径流线形响应模型（TLR）、水箱模型等。但目前均尚未用于作业预报，或未与实时水文资料处理连接而形成洪水预报系统。本文采用与快速傅立叶变换（FFT）对三峡与宜昌地区近五十年的洪水资料进行了分析与处理，结果表明，两种方法各有一定的合理性，该分析也可供三峡库区的防汛、调度作为参考。

面元法的快速算法与B样条高阶方法综述

介绍了面元法的快速算法及B样条高阶方法的发展概况,对快速多极算法及预修正快速傅里叶变换方法做了详细的介绍,指出了这些方法今后的发展方向。

复杂目标电磁散射问题的预修正快速傅里叶变换方法

使用矩量法把电磁散射问题的体-面结合积分方程(VSIE)、面积分方程(SIE)和体积分方程(VIE)转换成线性方程组,并利用预修正快速傅里叶变换(P-FFT)方法来进行快速求解.针对传统模板拓扑存在的不足,提出两种模板拓扑改进方案即模板拓扑B和模板拓扑C,并比较三种模板拓扑的构造方法和实际性能.数值仿真表明,结合三种模板的P-FFT算法结果与标准解吻合得很好,所提出模板拓扑B可以显著减小近区预修正操作的次数,而模板拓扑C由于各模板之间没有重叠网格,具有适用于并行分层P-FFT算法的潜力.

三维目标电磁散射的自适应积分方法

应用自适应积分方法并结合邻近组预条件求解三维导电目标的电磁散射。通过建立辅助基函数将三角形分域基函数映射到矩形网格中,并将格林函数离散变换为具有Toeplitz特性的矩阵。用快速傅立叶变换加速迭代求解中的矩阵和矢量相乘,该方法极大的减少了内存需求和CPU时间,其存储量和运算复杂度分别为低于O(N1.5)和O(N1.5logN)量级。应用邻近组预条件技术进一步降低了迭代求解所需的迭代次数。数值结果表明了该方法的准确性和高效性。