低Mach数翼型绕流数值模拟的低耗散预处理格式

低Mach数流动中,基于可压缩流动的数值模拟算法存在严重的刚性问题,预处理方法可以有效地解决这一问题,但其计算结果不稳定．基于原有的预处理Roe格式,引入可调节参数,得到一种新的低耗散格式．该格式可以减弱边界层以及极低速区域的过度耗散,使得整个流场计算稳定．低Mach数、低Reynolds数定常圆柱绕流和低Mach数、高Reynolds数翼型(NACA0012和S809)绕流3个验证算例表明,带可调节参数的低耗散预处理方法正确可靠,是低速流动数值模拟的有效方法．     

二维Helmholtz方程的联合紧致差分离散方程组的预处理方法

对于二维的Helmholtz方程,本文用联合紧致差分格式(CCD)离散,该差分格式具有六阶精度,三点差分和隐式的特点.本文基于CCD格式离散得到的线性系统和循环矩阵的快速傅里叶变换,提出了一种循环型预处理算子用于广义极小残量迭代算法(GMRES).给出了循环型预处理子的求解算法,证明了该预处理算子能使迭代算法具有较快的收敛速度.本文还与其他算法的预处理算子作比较,数值结果表明本文提出的循环型预处理算子具有更好的稳定性,并且对于较大的波数k,收敛速度也更快.     

守恒格式稳定性分析与耗散守恒格式

本文从守恒格式出发,建立分析稳定性和耗散性的启发性方法和Fourier分析方法,给出了耗散守恒格式的严格定义及三点耗散守恒格式的充要条件。应用本文的方法,重新分析了三点格式,得到如下结论:某些常系数耗散格式,在某些情况下,之所以会得到非物理解或发生非线性不稳定,是由于该格式在这些情况下,已经是零耗散的或是负耗散     

SAV/重心插值配点法求解Allen-Cahn方程北大核心CSCD

采用标量辅助变量(scalar auxiliary variable, SAV)方法结合重心插值配点法求解二维Allen-Cahn方程.在时间方向上分别采用Crank-Nicolson格式、二阶向后差分格式离散,空间方向上采用重心Lagrange插值配点法离散,建立了两种无条件能量稳定SAV格式,并给出了重心插值配点格式的逼近性质.数值实验表明:两种SAV配点格式的时间收敛阶为二阶,并满足能量递减规律.与空间采用有限差分法离散对比,重心Lagrange配点格式具有指数收敛的特性.     

一类特殊矩阵方程的并行预处理变形共轭梯度算法

研究了求解一类矩阵方程AXB=C,提出了一种并行预处理变形共轭梯度法．该方法给出一种迭代法的预处理模式．首先给出的预处理矩阵是严格对角占优矩阵,构造并行迭代求解预处理矩阵方程的迭代格式,进而使用变形共轭梯度法并行求解．通过数值试验,预处理变形共轭梯度法与直接使用变形共轭梯度法相比较,该算法不仅有效提高了收敛速度,而且具有很高的并行性．     

关于鞍点问题的广义预处理HSS-SOR交替分裂迭代方法

本文研究了鞍点问题的迭代法. 在白中治,Golub和潘建瑜提出的预处理对称/反对称分裂（PHSS）迭代法的基础上,通过结合GSOR迭代格式,利用两个参数加速,提出了一种广义预处理HSS-SOR交替分裂迭代法,并研究了该方法的收敛性.数值结果表明本文所给方法是有效的.     

一类线性双曲型方程Neumann边值问题的高阶差分格式

对一维Neumann边界条件的线性双曲方程,利用有限差分方法建立高阶差分格式.由方程和边界条件得到在空间边界点的三阶和五阶导数值,进而分别在内点和边界点建立三点和两点紧差分格式,其截断误差关于时间和空间分别为二阶和四阶;利用离散的能量估计方法,分析差分格式的收敛性和稳定性;通过数值算例,验证理论分析结果.     

变系数Burgers方程的一种预处理谱方法

本文用预处理Legendre-Galerkin-Chebyshev配置方法来求解二阶变系数Burgers方程,该方法首先对方程进行预处理,然后在空间方向应用Legendre-Galerkin-Chebyshev配置方法,对时间方向采用leap-frog/Crank-Nicolson格式进行离散,这样可使得变系数项和非线性项能够显式计算.我们对该方法进行了误差估计,并通过数值算例验证了算法的有效性和理论分析的正确性.     

求解时谐涡流模型鞍点问题的分块交替分裂隐式迭代算法的改进

分块交替分裂隐式迭代方法是求解具有鞍点结构的复线性代数方程组的一类高效迭代法.本文通过预处理技巧得到原方法的一种加速改进方法,称之为预处理分块交替分裂隐式迭代方法·理论分析给出了新方法的收敛性结果.对于一类时谐涡旋电流模型问题,我们给出了若干满足收敛条件的迭代格式.数值实验验证了新型算法是对原方法的有效改进.     

直角坐标网格下 LSFD方法的显式公式和性能研究

重点讨论了 LSFD(least square-based finite difference)方法和传统的FD(finite difference)方法在性能上的对比问题.对于传统的中心差分格式,一阶导数和二阶导数在二维情况的数值格式基架点有9个点,三维情况有27个点.在同样的基架点下,给出了LSFD方法近似一阶导数和二阶导数的显式公式,并指出LSFD方法在这种情况下实质上就是在不同网格线上的传统中心差分格式的组合.在数值模拟中,LSFD方法达到收敛所需要的迭代步数比传统差分格式少,并且x和y方向的网格纵横尺度比在 LSFD方法中是一个非常重要的参数,对计算的稳定性有重要影响.     

解含转向点问题的完全指数型拟合差分方法

本文对含转向点的微分方程边值问题建立了完全指数型拟合差分格式,证明了此格式具有一阶一致收敛性.推广了Miller[1]的方法,简化了证明过程.数值结果表明本格式比Il'in[2]格式要好.     

群速度直接控制四阶迎风紧致格式

为求解多尺度复杂流动在有限网格点的情况下高精度方法是可供选择的方法之一,其中紧致型格式数值解的分辨率更好.用迎风型紧致格式计算激波时,数值解中仍有数值振荡产生,这是由于对应于不同波数之群速度不均一所致.采用群速度直接控制方法重构紧致型格式以提高捕捉激波的能力.该方法简单,精度高,网格基架点少.算例表明,这一新的方法是可行的.     

拟线性Sobolev方程的特征有限元格式的交替方向预处理迭代解及其分析

考虑数值求解具有对流项的高维拟线性Ｓｏｂｏｌｅｖ方程,构造了特征有限元格式,提出用交替方向预处理迭代法求特征有限元格式在每一时间步所产生的代数方程组的近似解,整个计算过程仅对一个可方向交替的预处理矩阵求逆一次,大大降低了计算量．证明了迭代解的最佳L^2模误差估计,并给出了算法的拟优工作量估计．     

三阶WENO-Z格式精度分析及其改进格式

首先通过理论推导给出了三阶WENO格式(WENO-JS3格式)满足收敛精度的充分条件.采用Taylor(泰勒)级数展开的方法,分析发现传统的三阶WENO-Z格式(WENO-Z3格式)在光滑流场极值点处精度降低.为了提高WENO-Z3格式在极值点处的计算精度,根据收敛精度的充分条件构造一种改进的三阶WENO-Z格式(WENO-NZ3格式),并综合权衡计算精度和计算稳定性确定所构造格式的参数.通过两个典型的精度测试,验证了WENO-NZ3格式在光滑流场极值点区域逼近三阶精度.选用Sod激波管、激波与熵波相互作用、Rayleigh-Taylor不稳定性、二维Riemann(黎曼)问题经典算例,进一步证实了本文提出的WENO-NZ3格式相较其他格式(WENO-JS3、WENOZ3、WENO-N3),不仅提高了计算精度,而且提高了对复杂流场结构的分辨率.     

关于Ut=aUxx差分格式的进一步研究

对于热传导方程构造了两个高阶精度的差分格式，一个是三层七点显格式．另一个是三层九点隐格式．证明了差分格式的收敛性和稳定性，最后给出数值计算结果。     

解Hamilton-Jacobi方程的MUSCL格式

本文利用单调数值通量和分片线性重构导数的方法构造了一种求HJ方程数值解的有限差分格式:MUSCL格式,并证明该格式具有TVB稳定性.数值实验表明该格式具有二阶精度,能避免产生伪振荡,尤其在类似"角点"的间断处有较好的分辩率.     

一种全速域的计算方法及其应用

针对原可压缩流动求解器不能用于低速不可压缩流动预测的缺点,采用预处理技术对控制方程特征系统、隐式求解方法进行修正,并采用预处理修正的AUSM+-up格式离散对流项.采用修正后的求解器对无粘鼓包流动、顶盖驱动粘性方腔流动以及Laval(拉瓦尔)喷管流动等算例进行数值仿真,并将数值仿真结果与基准解进行对比.结果表明将预处理技术应用于全速域流动问题的求解是可行的,经预处理修正后的求解器能够用于低速、亚音速、跨音速以及超音速流动问题的求解.     

关于U_t=aU_(xx)差分格式的进一步研究(英文)

对于热传导方程构造了两个高阶精度的差分格式，一个是三层七点显格式，另一个是三层九点隐格式．证明了差分格式的收敛性和稳定性，最后给出数值计算结果．     

两点边值问题基于应力佳点的一类二次有限体积元方法

本文针对常微分方程两点边值问题提出了一种基于应力佳点的二次有限体积元格式,证明了该格式按离散能量模具有三阶收敛精度.具体算例表明该格式计算效果良好.     

求函数稳定点的反插值算法及其收敛速率

§1.引言 一维搜索在非线性规划中非常重要,它常可归结为方程f′(x)=0的求解问题.本文基于牛顿反插值法对该问题提出了一个迭代求解格式,对于一般的n点迭代格式,该算法利用前n点的信息构造迭代的第n+1点.因此具有良好的局部收敛性;而且计算格式简单,易于计算机实现.数值试验表明,用三点格式已收敛得很快.