基于离散变分原理的Birkhoff辛算法

从Pfaff泛函变分的角度出发描述Birkhoff方程,再从变分离散的角度的到离散的Birkhoff方程,进而的到辛流形公式、构造辛算法,最后给出一个算例将其与传统的中点格式进行比较体现离散Birkhoff方程辛算法的优越性。

高阶Maggi方程的Birkhoff化及其辛算法

针对非完整系统的高阶Maggi方程,在满足一定的条件时,可以对其进行Birkhoff化.通过构造生成函数,利用Birkhoff广义辛算法对其进行数值仿真.仿真结果和传统的Runge-Kutta算法结果相比较,Birkhoff广义辛算法在长期跟踪后更加准确.

一种Birkhoff形式下结构动响应问题的保辛中点格式

结构动响应预测是结构设计的基础,是结构振动控制、载荷识别的前提。本文在辛体系下针对结构动响应问题,提出了一种Birkhoff形式下的保辛中点格式。首先引入状态变量,并基于摄动方法将结构动响应方程转化为线性自治Birkhoff方程的形式,进一步利用中心差分推导出线性自治Birkhoff方程的中点格式,其证明是保辛的。该格式不要求Birkhoff方程系数矩阵非奇异,因此适用于奇数维系统。两个不同数值算例的结果充分验证了本文方法的卓越性,也凸显了相对于传统算法在计算精确度和稳定性方面的明显优势。

自治Birkhoff系统的广义正则变换和辛算法研究

研究了自治Birkhoff系统的广义正则变换 ,将Hamilton系统的辛算法推广到Birkhoff系统 ,通过引入凯莱变换和生成函数法构造Birkhoff方程的Birkhoff的辛差分格式 。

基于辛Runge-Kutta方法的棋盘形褶皱二维薄膜-基底结构动力学特性研究

基于力学屈曲原理的褶皱薄膜-基底结构已成功应用于制备可延展无机电子器件。然而,该类电子器件在应用时需要服役于复杂动态环境中,针对棋盘形褶皱薄膜结构的动力学问题鲜有研究,此问题又是该类电子器件走向实际应用需要解决的关键问题之一。本文首先采用能量方法,分别计算了二维薄膜的弯曲能、膜弹性能和柔性基底中的弹性能以及薄膜动能;然后采用拉格朗日方程,推导出了该结构的振动控制方程;而该方程为非线性动力学方程,无法给出其解析解;因此,本文采用辛Runge-Kutta方法对其进行数值求解;数值结果表明,辛数值方法具有长期稳定的特性和系统结构特性,为高精度的可延展电子器件的动力学问题研究提供了优异的数值方法。

地震射线辛几何算法初探

走时计算已广泛用于地震建模、成像及速度分析等诸方面．基于地震波场的Ｈａｍｉｌｔｏｎ力学性质，本文探索应用适于Ｈａｍｉｌｔｏｎ力学的计算方法──辛几何算法对地震射线 进行走时及路径的计算．利用辛几何算法和属于耗散算法的四阶 Ｒｕｎｇｅ－Ｋｕｔｔａ算法进行射线 路径和走时的计算对比，结果表明这两类算法数值精度相当，但辛几何算法的速度却快了３ 倍．本文还利用二阶Ｅｕｌｅｒ型辛差分格式对Ｍａｒｍｏｕｓｉ模型进行了射线追踪计算，结果显示所 得射线具有良好的光滑性和较强的阴影区穿透能力．

量子系统的辛算法

本文找到了量子系统当哈密顿算符为实算符时的辛结构,为将辛算法应用于量子系统提供了一条途径.

精细辛算法

首次将精细算法引入辛算法，构造了精细辛算法，使原有辛算法的计算精度提高近６个数量级，且计算步长增大，速度加快．文中的数值算例证实了这一结论．

A_2B模型分子经典轨迹的辛算法计算

采用辛算法计算了Ａ２Ｂ模型分子的经典轨迹并与传统Ｒｕｎｇｅ－Ｋｕｔｔａ （Ｒ－Ｋ）算法进行了比较．结果表明，在微观反应动力学研究所应考虑的时间范围内，辛算法的结果与理论分析一致，Ｒ－Ｋ法的结果则面目全非．因此，用辛算法替代传统数值方法有可能克服目前经典轨迹计算存在的困难，从根本上改进微观反应动力学研究的经典轨迹方法．

辛算法在动力天文中的应用（Ⅲ）

文［１］和文［２］从哈密顿系统的整体结构保持这一角度阐明了辛算法［３－６］的主要功能，本文将从定量的角度进一步表明辛算法的另一独特优点──可以控制天体运动沿迹误差的快速增长，并对可分离哈密顿系统的显式辛差分格式稍加改进，推广应用到一般动力系统，该系统含有小耗散项或小的不可分离项。计算结果表明，效果极佳。因此，辛算法与传统的数值解法相比，确有很多优点。

约束多体系统动力学方程的辛算法

多体系统动力学的微分/代数方程求解一般是所谓的指标-3问题,是十分困难的,可以说,目前还没有使人非常满意的关于它的数值积分方法。多体系统动力学的微分/代数方程的辛算法,是近几年出的新的数值方法,一般它具有精度高、数值稳定性等优点。笔者建立了约束多体系统动力学的微分/代数形式的约束正则方程形式,利用Runge Kutta法合成辛算法对约束多体系统的约束哈密顿形式的方程进行仿真研究取得了较好的结果。

辛算法的纠飘研究

辛算法较RK(Runge-Kutta)方法,保持辛结构不变或保持哈密顿系统规律性不变是突出的优点,但点态数值精度并不理想.推导出了三阶、四阶辛算法的漂移量计算公式,通过补偿漂移量就能提高点态数值精度,既保辛结构又保证点态数值高精度,适合于工程应用.建立了分数步对称辛算法(即FSJS算法)的纠漂公式,制定了漂移的约束标准.相关算例的数值结果表明:三阶FSJS算法漂移量最小,点态数值精度更高.

“Good”Boussinesq方程的多辛算法

考虑非线性“Good”Boussinesq方程的多辛形式 ,对于多辛形式 ,提出了一个新的等价于中心Preissman积分的 15点多辛格式· 数值试验结果表明 :多辛格式具有良好的长时间数值行为·

桥梁在移动荷载作用下动力学响应的广义多辛算法

基于多辛算法的基本思想,针对描述车桥耦合问题动力学方程提出了广义多辛算法理论,并应用于求解该动力学方程。数值算例结果表明利用广义多辛算法求解车桥耦合问题动力学方程的精度明显高于NewM ark算法和精细积分方法,同时也表明广义多辛算法与多辛算法一样具有长时间的数值稳定性。

辛算法在近地小行星轨道演化数值研究中的应用

采用改进的显式辛算法对近地小行星的轨道演化进行数值研究，在力学模型中除考虑各大行星的引力摄动外，还考虑了后牛顿效应，而在算法上则着重探索辛算法在近地小行星轨道演化研究中的应用前景，特别是当这类小行星与某一大行星靠近时辛算法的有效性。

近地小行星轨道演化的数值研究与辛算法有效性的探讨

本文采用改进的显式辛算法（symplecticalgorithm）和嵌套的RKF7（8）积分器对43颗已命名（或编号）的近地小行星的轨道演化进行数值研究．在力学模型上，除考虑各大行星的引力振动外，还增加了后牛顿效应，而在算法上则着重探索辛算法在近地小行星轨道演化研究中的应用前景，特别是当小行星与某一大行星靠近时辛算法的有效性．本文的结果可为了解近地小行星的轨道演化状况和对它们进行监测提供可靠的信息．

基于哈密尔顿系统与辛算法的暂态稳定约束最优潮流

提出了一种暂态稳定约束最优潮流的哈密尔顿模型,采用哈密尔顿系统的辛算法(symplectic algorithm)进行求解。将发电机转子运动方程转换为哈密尔顿系统的正则方程,用四阶辛Gauss-Legendre Runge-Kutta(GLRK)方法对其离散化,实现了大规模系统暂态稳定约束最优潮流的快速求解。辛GLRK方法具有很好的数值稳定性和保结构特性,相同精度时,计算步长可达隐式梯形法的6倍;大步长计算时仍具有较高的数值精度。某省3301节点,236机等5个系统的仿真结果表明:所提模型在高阶离散辛框架下具有很高的数值稳定性,即便采用大步长也可保持较高的数值精度,能提高计算速度10倍以上,具有很好的应用前景。

基于螺旋线上谱因式分解的地震波场隐式辛算法

均匀介质、复杂各向同性介质和各向异性介质中的地震波传播过程 ,可用统一形式的标量声波方程描述 .考虑到在无损耗条件下 ,地震波方程描述了地震波场这一个无穷维的哈密顿体系随时间的演化过程 ,该过程为一个单参数连续辛变换 ,因而可以在其哈密顿形式表述下导出其辛格式 .与显式辛算法相比 ,隐式辛格式对应的隐式辛几何算法具有无条件稳定的特点 ,可以允许较大的计算步长 .但是由于隐式算法不可避免地面临高阶矩阵的求逆 ,其每一步的计算速度较慢 .为实现矩阵快速求逆 ,文中采用了螺旋边界条件下谱因式分解的方法 .在螺旋边界条件下 ,需要求逆的矩阵化为带状矩阵 ,而且其各列非零元素的位置和大小具有非常好的相似性 ,因而可以采用谱因式分解的方法实现快速LU分解 .文中采用二阶精度的隐式蛙跳辛格式和谱因式分解方法 ,计算了常速度、层状介质和Marmousi模型中的波场 .计算表明 。

N_2双原子系统经典轨迹的辛算法计算

采用辛算法和ＲＫ法计算了Ｎ２双原子系统的经典轨迹。结果表明，辛算法保持系统的辛结构和固有性质不变，与实验和理论一致；ＲＫ法则与实验和理论不符。

单步辛算法的相位误差分析及修正

若一个算法的幅值误差和相位误差都不累加,则该算法就是最理想的算法,但这样的算法难以构造.辛几何算法解决了幅值误差的累加问题,但相位误差累加问题仍然存在.给出了单步隐式辛算法相位误差的精确估计公式,提出了简单而实用的修正方法.以Euler中点隐式辛差分格式为例,针对几个线性动力学系统,对相位误差进行了数值分析和修正.