高次Galerkin有限元法的超收敛性(英文)

通过局部误差估计，对具有光滑边界的二阶常系数椭圆型方程，给出了高次Ｇａｌｅｒｋｉｎ 有限元法的超收敛性． 运用对称技巧和积分恒等式技巧，在局部对称矩形网格或三角形网格上，我们得到了改进的超收敛性（提高１－ ３ 阶）．

非稳态四阶椭圆方程的Galerkin有限元法

针对平面有界凸多角形区域上一类非稳态四阶椭圆方程 u t+Δ2 u =f (x,t) (x,t)∈Ω× [0 ,T]u = u n=0 (x,t)∈ Ω× [0 ,T]u(x,0 ) =u0 (x) x∈Ω的初边值问题进行了 Galerkin有限元方法分析。首先给出了所讨论问题的 Galerkin有限元方法的离散格式 ,其次对所讨论问题的解与其离散问题的解之间的误差进行了分析研究 ,最后利用椭圆投影算子的性质 。

时域间断Galerkin有限元法在激光热加工过程中应用

针对半无限体和薄膜结构受多种激光热源作用下的非傅里叶热传导过程,采用时域间断Galerkin有限元法进行数值仿真.其主要特点是在时域内对温度及其时间导数分别进行三次Hermite插值和线性插值.对于半无限激光热源热传导问题,其计算结果与解析解吻合良好.算例表明,时域间断Galerkin有限元法在高频激光脉冲问题中,没有虚假的数值振荡,具有广泛的工程应用性.

Camassa-Holm方程的高阶局部中心间断Galerkin有限元法

发展一个求解具有尖波解的Camassa-Holm方程的高阶局部中心间断Galerkin有限元法,该方法首先将Camassa-Holm方程改写为一个守恒律方程和一阶方程组的耦合系统,然后,使用局部中心间断Galerkin法求解该守恒律和使用有限元法求解一阶方程组,数值算例用来检验该方法的精度和有效性.

多维非定常中子迁移方程Galerkin有限元法近似解的收敛性和广义解的存在性(英文)

使用Galerkin有限元法研究了多维非定常中子迁移方程,证明了Galerkin有限元法近似解的收敛性和广义解的存在性.

抛物型积分微分方程的新型全离散弱Galerkin有限元法

本文研究基于任意多边形/多面体网格求解二维和三维抛物型积分微分方程的一类全离散弱Galerkin有限元法.以真解u的单元内部值u0、网格边界值ub及单元内部的梯度▽u为变量,弱Galerkin法在空间上采用间断的分片k次,k-1次,k-1(k≥1)次多项式来分别逼近u0,ub和▽u;采用Crack-Nicolson差分格式对时间导数项进行离散.本文证明了全离散格式解的存在唯一性,导出了相应的误差估计.数值实验验证了理论结果.

弱Galerkin有限元法的稳定性

考虑求解二阶椭圆方程和Biharmonic方程的弱Galerkin有限元方法的稳定性.首先,在弱Galerkin有限元法中引入弱函数和弱梯度算子来近似标准函数和标准梯度算子;其次,给出弱函数空间下范数·和·-1的定义,基于这两种范数得到了弱Galerkin有限元方法的稳定性.

一维非稳态半导体漂移扩散模型的弱Galerkin有限元法

本文提出了一种求解一维非稳态半导体漂移扩散模型的弱Galerkin有限元法.该模型是一个描述静电势分布的泊松方程和一个刻画电子守恒性的非线性对流扩散方程的耦合系统.该格式在单元内部用分片k(k≥0)次多项式来逼近静电势Ψ和电子浓度n,用分片k+1次多项式来逼近静电势Ψ和电子浓度n的导数.本文得到了半离散问题的最优误差估计.数值实验验证了理论结果.

无网格法与有限元法的耦合及其对功能梯度材料断裂计算的应用

提出了采用无网格Galerkin法与有限元耦合的方法来计算功能梯度材料中的J积分 .这种耦合的方法不仅解决了无网格Galerkin法力学边界条件施加的难点 ,而且还克服了无网格Galerkin法耗时较多的缺点 .此外 ,文中还给出了一个修正的适合功能梯度材料的J积分 ,它在功能梯度材料中是独立于积分路径的 .在计算过程中 ,取积分网格中高斯点的材料常数来模拟材料特性的变化 .

运动方程自适应步长求解的一个新进展--基于EEP超收敛计算的线性有限元法

该文采用最简单的Galerkin型线性单元,对运动方程构建了简捷高效的单步法递推公式;进而基于EEP超收敛计算技术,开发了单元步长自动优化和结点位移精度修正两项关键技术,可在整个时域上得到误差分布均匀且逐点满足给定的误差限的解答——堪称数值解析解。该文给出了单自由度和多自由度的数值算例以验证本法的有效性。

有限元法与有限体积法相结合处理运动电磁问题

提出了应用有限元法与有限体积法相结合处理运动电磁问题。运动电磁问题控制方程的特性是方程中不仅有二阶导数项,还含有一阶导数项,且一阶导数项的系数很大。处理这类问题的关键是如何离散一阶导数项。阐明一般Galerkin有限元法离散格式的误差估计,说明一般Galerkin有限元法处理对流占优型对流扩散方程时解的不稳定性,当局部Peclet数较大时,Galerkin有限元法求解会使结果产生明显的振荡。在比较了有限元法与有限体积法各自优点的基础上提出将这2种方法相结合处理运动电磁问题,同时,在对流项的处理中还引入了迎风格式以消除数值解的振荡。对简单的一维问题分别应用解析法和数值法计算,从而说明了文中提出的方法的正确性和高效性。应用该文方法计算了一个简单的运动问题,结果表明这种方法可以很好地处理运动电磁问题。

混合边界油藏压力分布的有限元法模拟

建立了稳定渗条件下的有限元方程,针对定边界和封闭边界混合作用下的渗流问题进行了模拟计算,给出了圆形地层和矩形地层在以上条件下的压力分布,结果表明,混合油藏外边界将产生复杂的地层压力分布,压力分布随地层方位的不同而不同,同时说明,有限元法用于求解复杂边界条件的渗流问题是方便有效的。

可压缩Navier-Stokes方程的压力梯度局部投影间断有限元法

将压力梯度投影与间断有限元法相结合,对可压缩线性化N-S方程提出了一种稳定化间断有限元格式.证明了此格式在速度和压力有限元空间无需满足B-B型条件的情况下,解的存在性和唯一性,以及相应的误差估计.

饱和土体固结3D比例边界有限元法分析

基于饱和土体Biot固结理论,考虑土体体力与表面作用力,结合饱和土体中土骨架动力平衡方程与孔隙流体的连续方程,在计算域内采用Galerkin加权余量法,推导了3D无限、有限域全耦合饱和土体固结的比例边界有限元方程.理论推导表明:与单相弹性土体不同的是,由于孔隙水的存在,饱和土体固结比例边界有限元法方程中不仅有位移、应力矩阵,而且还存在孔隙水压力的影响耦合矩阵;该方程不仅能够满足无限域无穷远边界辐射条件,而且在径向(与饱和土体-结构接触面垂直方向,指向无限远)上具有严格的精确性,环向上(与饱和土体-结构接触面平行方向)具有有限元单元无限收敛的准确性.

基于二次B样条有限元法的Kuramoto-Sivashinsky方程的数值解

利用二次B样条有限元方法求解Kuramoto-Sivashinsky方程的数值解.首先利用二次B样条有限元法将Kuramoto-Sivashinsky方程转化为时间的非线性常微分方程,然后利用四阶龙格-库塔方法得到了该常微分方程的近似解.通过例题计算表明,该方法精确度较高具有很强的适应性.

应用混合有限元法有限体积法处理运动电磁问题

提出应用混合有限元法有限体积法处理运动电磁问题,讨论了运动电磁问题控制方程的特性,阐明了Galerkin有限元法离散格式的误差估计,说明了一般Galerkin有限元法处理对流占优型对流扩散方程时解的不稳定性。结合应用数学领域中处理对流扩散方程的方法,提出了用有限元法离散控制方程的扩散项,而用有限体积法离散控制方程的对流项,同时在对流项的离散中引入迎风思想以消除解的振荡。应用这种方法计算了一个简单的运动问题,结果表明该方法可以很好的处理运动问题。

基于有限元法计算三江平原地下水开发潜力研究

随着三江平原灌区的水稻种植面积的扩大,迫切需要计算出平原的地下水开发潜力,为灌区管理及地下水管理提供依据。通过分析三江平原灌区典型区域"853"农场的水文地质条件,采用Galerkin法推导出该地区的承压水的有限元方程组,采用了改进平方根法求解该方程组。经计算初步分析,发现现状条件下"853"农场地下水没有超采,且还有很大开发潜力。水位降深为10 m时计算的开发潜力为8 328.09万m3/a。水位降深为15 m,可得其开发潜力为9 456.09万m3/a,从挠力河激发的补给量为256.09万m3/a。

有限元法求解油藏渗流问题的精度影响因素

建立了单相流体在均质油藏中不稳定渗流条件下的有限元方程,在空间上用三角形网格进行剖分,将井壁视为内边界,用线性函数描述网格结点的压力变化,通过求解有限元方程获得地层压力的变化规律。以内边界定产、外边界封闭的不稳定径向流模型为例,讨论网格数、边长比例、时间步长及差分格式对计算精度的影响。结果表明,有限元法用于求解不稳定渗流问题是方便有效的。

一种平面问题的加权Nitsche间断伽辽金有限元法

以经典间断伽辽金有限元法求解弹性力学界面问题,存在着由于稳定系数取值不当引起的数值不稳定问题,而加权Nitsche间断伽辽金有限元法可以缓解这种问题,但仅应用于常量单元离散的情况。为解决上述问题,基于加权Nitsche间断伽辽金有限元法,针对平面弹性力学问题,推导了四节点四边形单元离散情况下的加权系数和稳定参数的计算公式,建立了权重与稳定参数间的定性依赖关系。通过建立和求解广义特征值问题,实现了加权系数和稳定参数的自动计算,使得高阶单元的使用成为可能。通过数值试验检验了方法的收敛性和稳定性。结果表明:在求解均匀或材料分区不均匀介质问题时,加权Nitsche间断伽辽金有限元法均表现出良好的稳定性,且计算结果具有较高的精度。所提出的方法在一定程度上无须人工干预,具有高效率、高精度和良好的稳定性,可以应用于复杂界面问题。

在共振吸声器上垂直入射的平面波反射特性的分析:有限元法

共振吸声器作为消声覆盖层,被广泛地应用于水下。本文在Galerkin技术基础上,用有限元法分析垂直入射平面波穿透共振吸声器时的反射特性。用波导理论,连同流体中的阻抗匹配条件模拟该问题。本文说明吸声器周围的流体介质可以被模拟成一种具有等效拉梅常数的弹性介质。利用在周期单元中四分之一对称条件。把有限元法得出的结果和分析法得出的结果,以及与其它文献上发表的结果进行比较。该方法表明,如果透射系数或反射系数仅为通常条件,就可避免与流体区域搅合在一起。最后,本文提供了一些薄型水封共振吸声器的设计曲线。